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Annalen der Physik

Über eine Form des Einsteinschen Paradoxes der Quantentheorie

Lajos Jánossy, K. L. Nagy

Published Jan 1, 1956• 7 citations
Publisher

Abstract

Abstract Die physikalische Bedeutung von superponierten Zuständen wird an Hand eines Beispieles diskutiert. Die Diskussion führt zu einer Problemstellung, die dem Einsteinschen Paradox ähnlich ist.
DOI
10.1002/andp.19564520208

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In dieser Arbeit wird ein atominterferometrisches Gravimeter vorgestellt und die Anwendbarkeit für einen quantenmechanischen Test des Einsteinschen Äquivalenzprinzips diskutiert.In Zusammenarbeit mit dem Institut für Erdmessung wurde der Sensor in mehrtägigen Messreihen zur Schwereregistrierung eingesetzt und bildet eine Grundlage für zukünftige absolutgravimetrische Messungen im Institut für Quantenoptik.Das Atom-Gravimeter wird mit auf 3 µK lasergekühlten Rubidium-87 betrieben.Die atomare Wolke geht nach einer Kühlphase direkt in den Freifall über.Das daraufhin appliziertes Strahlteiler-Lichtfeld treibt einen inertial sensitiven Zwei-Photonen Raman-Übergang und besteht in Analogie zu einem optischen Mach-Zehnder-Interferometer aus einer Abfolge aus Strahlteiler, Spiegel und abschließendem Strahlteiler-Puls.Die auf die atomare Superposition übertragene Phasenverschiebung durch die Interaktion mit den Lichtfeldern enthält die differenzielle Positionsinformation des atomaren Ensembles und erlaubt so eine Bestimmung der lokalen Beschleunigung relativ zum Lichtfeld.Die Kurzzeit-Sensitivität ist durch Vibrationen auf 3 × 10 -6 m/s 2 limitiert.Langzeitmessungen ergaben eine maximale integrierte Sensitivität des Gravimeters von 3,86 × 10 -8 m/s 2 nach 4,91 × 10 4 s Integrationszeit.Die Integration zeigt auf dem angegebenen Niveau keine Drift und ist nur durch ein Aussetzen der Laserkühlung limitiert.Der beschriebene Aufbau ist primär als atominterferometrischer Test des Einsteinschen Äquivalenzprinzips entwickelt und kann zu diesem Zweck mit einer zweiten atomaren Spezies betrieben werden.In einem Vergleich der lokalen Gravitation für Rubidium-87 und Kalium-39 werden die dominanten Rauschbeiträge differenziell unterdrückt.Basierend auf der Stabilitäts-Analyse wird in dieser Arbeit eine Abschätzung für das erreichbare Eötvös-Verhaltnis getroffen.Eine konservative Abschätzung mit den für Rubidium bereits demonstrierten Operationsparametern erlaubt eine Messung des Eötvös-Verhältnis auf einem Niveau von 1 × 10 -9 .

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Abstract Wenn diesem Thema durch Wiedergabe der anschließenden vier Beiträge ein erheblicher Teil des Heftes eingeräumt wird, so geschieht es aus zwei Gründen. Erstens wegen des Themas, das immer wieder in Zuschriften angeschnitten wird, ohne daß es möglich ist, alle Äußerungen der Einsender durch Abdruck weiterzugeben oder gar diskutieren zu lassen. Zweitens weil der Beitrag von Prof. Landé eine Aussprache zwischen Autoren angeregt hat, die selbst maßgebend zur Quantentheorie beigetragen haben. So wird nun das Thema auf höchster Ebene diskutiert. Max Borns Auffassung der Quantentheorie wird von Alfred Landé abgelehnt, Born und Biem widersprechen Landé. Werner Heisenberg schließt die Diskussion mit dem Hinweis, daß es letzten Endes nicht um den physikalischen Kern der Quantentheorie geht, sondern um die Sprache, in der man über quantentheoretische Phänomene reden soll. Die von Landé monierten Inkonsistenzen treten nur auf, wenn die Wörter anders verstanden werden, als sie gemeint sind. Die Frage aus der Physikprüfung vergangener Jahrzehnte „Woran unterscheidet man Korpuskel‐ und Wellenstrahlung?”︁ hat ihren Sinn verloren. Die der Tagessprache entlehnten Worte und Begriffe weisen auf gleiche atomare Vorgänge hin, die die Sprache nur durch komplementäre Bilder zu beschreiben vermag. Die Frage, welches Bild das richtige ist, hat nach heute vorherrschender Auffassung keinen Sinn mehr.

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Abstract Die statistische Transformationstheorie enthält nicht nur Vorschriften für die Berechnung von Meßwahrscheinlichkeiten sondern bedarf zur Abrundung einer Aussage über die Zustandsänderung durch den Meßprozeß. Ein durch J. v. Neumann vorgeschlagener Ansatz hierfür wird diskutiert und abgelehnt. Es wird ein Ansatz für die Zustandsänderung, der im wesentlichen mit der „Ausreduktion der Wellenfunktion”︁ identisch ist, vorgelegt. Er erlaubt eine Vertiefung des Begriffs der Verträglichkeit von Messungen. Schließlich werden Messungen an Zuständen. die Nebenbedingungen zu erfüllen haben, betrachtet.
In dieser Arbeit wird ein atominterferometrisches Gravimeter vorgestellt und die Anwendbarkeit für einen quantenmechanischen Test des Einsteinschen Äquivalenzprinzips diskutiert.In Zusammenarbeit mit dem Institut für Erdmessung wurde der Sensor in mehrtägigen Messreihen zur Schwereregistrierung eingesetzt und bildet eine Grundlage für zukünftige absolutgravimetrische Messungen im Institut für Quantenoptik.Das Atom-Gravimeter wird mit auf 3 µK lasergekühlten Rubidium-87 betrieben.Die atomare Wolke geht nach einer Kühlphase direkt in den Freifall über.Das daraufhin appliziertes Strahlteiler-Lichtfeld treibt einen inertial sensitiven Zwei-Photonen Raman-Übergang und besteht in Analogie zu einem optischen Mach-Zehnder-Interferometer aus einer Abfolge aus Strahlteiler, Spiegel und abschließendem Strahlteiler-Puls.Die auf die atomare Superposition übertragene Phasenverschiebung durch die Interaktion mit den Lichtfeldern enthält die differenzielle Positionsinformation des atomaren Ensembles und erlaubt so eine Bestimmung der lokalen Beschleunigung relativ zum Lichtfeld.Die Kurzzeit-Sensitivität ist durch Vibrationen auf 3 × 10 -6 m/s 2 limitiert.Langzeitmessungen ergaben eine maximale integrierte Sensitivität des Gravimeters von 3,86 × 10 -8 m/s 2 nach 4,91 × 10 4 s Integrationszeit.Die Integration zeigt auf dem angegebenen Niveau keine Drift und ist nur durch ein Aussetzen der Laserkühlung limitiert.Der beschriebene Aufbau ist primär als atominterferometrischer Test des Einsteinschen Äquivalenzprinzips entwickelt und kann zu diesem Zweck mit einer zweiten atomaren Spezies betrieben werden.In einem Vergleich der lokalen Gravitation für Rubidium-87 und Kalium-39 werden die dominanten Rauschbeiträge differenziell unterdrückt.Basierend auf der Stabilitäts-Analyse wird in dieser Arbeit eine Abschätzung für das erreichbare Eötvös-Verhaltnis getroffen.Eine konservative Abschätzung mit den für Rubidium bereits demonstrierten Operationsparametern erlaubt eine Messung des Eötvös-Verhältnis auf einem Niveau von 1 × 10 -9 .
Abstract Wenn diesem Thema durch Wiedergabe der anschließenden vier Beiträge ein erheblicher Teil des Heftes eingeräumt wird, so geschieht es aus zwei Gründen. Erstens wegen des Themas, das immer wieder in Zuschriften angeschnitten wird, ohne daß es möglich ist, alle Äußerungen der Einsender durch Abdruck weiterzugeben oder gar diskutieren zu lassen. Zweitens weil der Beitrag von Prof. Landé eine Aussprache zwischen Autoren angeregt hat, die selbst maßgebend zur Quantentheorie beigetragen haben. So wird nun das Thema auf höchster Ebene diskutiert. Max Borns Auffassung der Quantentheorie wird von Alfred Landé abgelehnt, Born und Biem widersprechen Landé. Werner Heisenberg schließt die Diskussion mit dem Hinweis, daß es letzten Endes nicht um den physikalischen Kern der Quantentheorie geht, sondern um die Sprache, in der man über quantentheoretische Phänomene reden soll. Die von Landé monierten Inkonsistenzen treten nur auf, wenn die Wörter anders verstanden werden, als sie gemeint sind. Die Frage aus der Physikprüfung vergangener Jahrzehnte „Woran unterscheidet man Korpuskel‐ und Wellenstrahlung?”︁ hat ihren Sinn verloren. Die der Tagessprache entlehnten Worte und Begriffe weisen auf gleiche atomare Vorgänge hin, die die Sprache nur durch komplementäre Bilder zu beschreiben vermag. Die Frage, welches Bild das richtige ist, hat nach heute vorherrschender Auffassung keinen Sinn mehr.