Dem Vakuum entrissen

“Papa, was ist ein Vakuum?”, lautet die bekannte Witzfrage, auf die der Vater dann pflichtschuldig und nachdenklich antworten muss: “Mir fällt’s nicht ein, aber ich hab’s im Kopf!” Obwohl Vakuum “Das Leere” bedeutet, sind kleine Teilchen darin nachzuweisen, jedoch nur für extrem jurze Zeitspannen. Diese seit gut 40 Jahren unter dem Namen Casimir-Effekt bekannte Theorie  haben nun Physiker der Chalmers Universität in Götbeorg erstmals in einem Versuch verifiziert – wenn ich den Kurzbeitrag in der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung richtig verstanden habe.

Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 20.11.11, Titel: Aus dem Nichts

Ein schon sehr interessanter Titel – verheißt er doch die Materialisierung, eine gottähnliche Schöpfung gar, aus dem Nichts – und wieder zu Nichts werdend… Die Vorhersage aus dem Jahr 1970 lautete, dass virtuelle Lichtteilchen gewissermaßen das Licht der Welt erblicken könnten, wenn ein Spiegel nur schnell genug – genauer mit Lichtgeschwindigkeit – durch ein Vakuum bewegt würde. DAS ist den schwedischen Physikern nicht gelungen, stattdessen haben sie aber einen statischen Spiegel mit einer elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt, die schnellen Schwankungen unterworfen wurde. Damit wurden einige der Photonen sichtbar gemacht, die offenbar dauernd im Vakuum auftauchen und verschwinden.

Zwei Fragen bewegen mich hierbei: Handelt es sich dabei nun tatsächlich um “virtuelle” Teilchen, die in die Realität befördert wurden? Oder sind es nicht eher gemeinhin unsichtbare Teilchen, die sichtbar gemacht wurde (Die Überschrift des englischen Beitrags lautet: “Scientists create light from vacuum”, was immerhin auf das Erschaffen von Licht hinweist). Folgefrage (zählt noch zum ersten Fragekomplex): Haben die Forscher damit also nicht eher Licht als Teilchen erschaffen? Denn damit schließt sich nun die zweite Fragestellung an: Widerspräche die Möglichkeit aus nichts etwas zu erschaffen, nicht aller Naturwissenschaft? Ich freue mich über Antworten!

Im oben verlinkten Originalbeitrag ist vom kontraintuitivsten und zugleich wichtigsten Prinzip der Quantenmechanik die Rede, auf dem das Experiment basiert, wonach Vakuum mitnichten ein leeres Nichts sei. Die darin enthaltenen Photonen, heißt es im zweiten Absatz unterhalb des Fotos, verlassen ihren virtuellen Status und werden kurzzeitig reale Photonen. Das geht mir in der Formulierung eigentlich schon ein Stückchen zu weit. Im oberen dagegen steht: “Verschiedene Partikel im Vakuum wechseln andauernd in die Existenz und aus ihr heraus. Sie erscheinen, bestehen für einen kurzen Moment und verschwinden wieder. Weil ihre Existenz so flüchtig ist, werden sie üblicherweise als virtuelle Partikel bezeichnet.”

Aha! Da bin ich sprachlich dann doch ganz bei den Wissenschaftlern. Der ganze Sachverhalt inklusive Versuchsaufbau mit einem SQUID (Superconducting quantum interference device) ist im Fachmagazin Nature nachzulesen. Sehr spannend abschließend auch, dass der Casimir-Effekt in Verbindung mit der so genannten “Dunklen Energie” gebracht wird, die für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich gemacht wird. Für diese Erkenntnis wurde in diesem Jahr übrigens der Nobelpreis für Physik vergeben.

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