eine kurze Erläuterung eines EPR-Experiments
Ich kenne die Experimente zum EPR-Paradoxon ja leider auch nur aus Büchern. Und da schienen sie mir zum Teil widersprüchlich. Was heißen soll, ich hab das Paradoxon einfach nicht ganz verstanden. Bis heute nicht.
Von der Art Korrelation (Verschränkung), die du da ansprichst, Muzmuz, hab ich auch gehört. Es ist aber so, dass die weltbesten Photonendetektoren (laut A. Zeilingers "Einsteins Spuk") gerade einmal 50% der Photonen auch wirklich messen können. Demnach kann das von dir angesprochene Experiment gar nicht einwandfrei funktionieren.
Das mir am ausführlichsten bekannte Experiment ist das mit polarisationsverschränkten Photonen.
Dabei werden zwei Photonen gleichzeitig erzeugt, die in entgegengesetzter Richtung davonfliegen. Beide Photonen treffen danach auf eine Halbwellenplatte, die die Photonen in eine gewisse Richtung polarisiert. Diese Halbwellenplatten lassen sich beliebig drehen, so dass man jede beliebige Polarisation bewirken kann. Sind die Photonen durch die Halbwellenplatten durch (und somit polarisiert), treffen sie dann auf einen polarisierenden Strahlteiler, der die Photonen in "horizontal-" und "vertikal polarisiert" trennt. Ist ein Photon nämlich vertikal polarisiert kann es den Strahlteiler ungehindert durchlaufen. Ist es horizontal polarisiert wird es im Inneren reflektiert und tritt schräg aus dem Strahlteiler aus. Hinter jedem der zwei Strahlteiler befinden sich noch einmal zwei Photonendetektoren - einer, der die schrägaustretenden Photonen registriert und einer, der die durchlaufenden registriert. Diese Prozedur durchläuft jedes Photon für sich.
Es ist nun so: Wenn beide Halbwellenplatten nur horizontal polarisierte Photonen durchlassen, dann melden sich logischerweise immer nur die horizontalmessenden Detektoren. Auf beiden Seiten. Sind beide Halbwellenplatten vertikal orientiert, sprechen die vertikalmessenden Detektoren an. So weit, so gut.
Interessant wird es, wenn man die Halbwellenplatten anders orientiert. Zum Beispiel um 45° geneigt zum Strahlteiler. Der Photonenstrahl wird nun zerlegt in einen vertikalpolarisierten Teil und einem horizontalpolarisierten. Die Hälfte der Photonen gehen gerade durch den Strahlteiler und die andere Hälfte schräg. Die Chancen stehen für beide Photonen 50-50. Warum ein Photon gerade durchfliegt oder warum es schräg durchfliegt ist nicht gesagt. Die QM macht keine Aussage darüber, ihr nach geschieht es zufällig.
Das wirklich merkwürdige kommt aber erst jetzt: Sind beide Halbwellenplatten in gleicher Richtung um 45° geneigt, ist die Chance wie gesagt, dass ein Photon horizontal aus dem Strahlteiler austritt 50%. Das gilt für beide Photonen. Aber wann immer zwei Photonen gleichzeitig gemessen werden, sind es die gleichen Detektoren, die ansprechen. Also entweder sind beide Photonen gerade durch die Strahlteiler getreten oder sie sind beide schräg. Niemals treten ein Photon schräg und das andere gerade durch den Strahlteiler. Und dass obwohl jedes Photon für sich eine 50-50 Chance hat gerade durchzugehen oder schräg.
Warum beide immer dasselbe tun, ist nicht geklärt.
EPR waren der Ansicht, dass es für solch ein Verhalten eine noch bis dato ungefundene Eigenschaft geben muss, die die Quantenmechanik nicht einbezieht. Es kann EPR nach also nicht zufällig passieren, da doch beide immer dasselbe machen.
Der irische Physiker John Bell hat auf der Idee Einsteins, Podolsky und Rosen aufbauend eine Möglichkeit erdacht um herauszufinden, ob die Photonen schon vor ihrer Messung "wissen" welchen Weg sie gehen werden, oder ob es wirklich "zufällig" passiert. John Bell dachte eigentlich, dass er damit EPR bestätigen würde und die QM widerlegen. Es trat jedoch genau das Gegenteil ein, als man seine "Bell'sche Ungleichung" für Versuche heranzog.
Das Ergebnis sagt uns, dass kein Photon vorher weiß, wohin es gehen wird, und dennoch machen beide immer dasselbe.
(Anmerkung: Im mir bekannten Versuch hatten die Detektoren eine "Messausbeute" von 22%. Das heißt, von hundert registrierten Photonen wurden im Schnitt 22 zugleich registriert. Vorausgesetzt die Halbwellenplatten waren auch gleich orientiert.)
