Vor fast hundert Jahren theoretisierten Physiker, was der freie Fall mit einer Quantenwelle machen sollte. Wenn das falsch ist, widersprechen sich die Quantenmechanik und Einsteins Gravitationstheorie. Jetzt hat ein Team unter der Leitung von Ron Folman an der Ben-Gurion University of the Negev, mit Mitarbeitern einschließlich des Nobelpreisträgers Roger Penrose, ein neues Interferometer gebaut.

Sie gaben einem einzelnen Atom zwei mögliche Wege: einen im freien Fall, einen stillgehalten. Beide enden am selben Ort und zur selben Zeit, was die Messung ermöglicht, was der Fall mit der wellenartigen Phase des Atoms macht. „Jedes Teilchen, egal ob es ein Auto oder ein Raumschiff oder ein Atom ist, ist eine Welle“, sagt Folman.

Die Wellennatur zeigt sich nur, wenn Atome auf fast den absoluten Nullpunkt gekühlt werden – möglich erst seit den späten 1990er Jahren. Eine Phase kann nicht allein gemessen werden; sie erfordert, ein einzelnes Teilchen in zwei Trajektorien aufzuteilen und sie wieder zusammenzubringen. Der freie Fall fügt Komplexität hinzu: „Lass einen Stein fallen, und nach einer Sekunde ist er 5 Meter unter dir.“

Das Team brachte ein Atom in eine Superposition, bei der ein Weg nach oben geschleudert wird und die Gravitation es zurückbringt. „Man muss eines mit einer Kanone abschießen, in eine ballistische Bewegung wie Artillerie“, sagt Folman. Die Herausforderung bestand darin, eine Kanone zu entwerfen, die nur ein Wellenpaket beeinflusst.

Wichtige Entitäten: Unternehmen: Ars Technica, Ben-Gurion University of the Negev | Personen: Ron Folman, Roger Penrose | Orte: Germany, UK, US