Folge 364 – Quantenverschränkung

Wenn wir in einer klaren Nacht in den Himmel schauen, können wir eine atemberaubende Vielzahl an funkelnden Punkten beobachten. Doch der Blick in den Sternenhimmel liefert immer nur zweidimensionale Bilder. Die dritte Dimension der Himmelsobjekte – also ihre Entfernung zur Erde – ist nicht so leicht zu bestimmen. Mit welchen Methoden Astronominnen und Astronomen den Kosmos dennoch vermessen und welche bedeutende Rolle das Bestimmen von Entfernungen im Weltall heute noch spielt, berichtet Hendrik Hildebrandt von der Universität Bochum in dieser Podcastfolge von Welt der Physik. *** Ein Beitrag von Julia Thomas, gesprochen von Ulrike Kapfer. Aufnahme: Das Hörspielstudio Kreuzberg, Tonbearbeitung und Schnitt: Daniel Lewy und Elias Emken. Redaktion: Welt der Physik https://www.weltderphysik.de/ Welt der Physik wird herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. *** Die Website zum Podcast: https://www.weltderphysik.de/mediathek/podcast/vermessung-des-universums/ Bei Fragen, Anmerkungen und Kritik schreibt uns: [email protected]

Die Gesetze der Quantenphysik bringen nicht nur Laiinnen und Laien regelmäßig aus dem Konzept, selbst einige der Personen, die die Quantenphysik mitbegründeten, zweifelten immer wieder an den von ihnen aufgestellten Gesetzen. Ein besonders rätselhaftes Konzept der Quantenphysik, über das sich auch Albert Einstein den Kopf zerbrach, ist die quantenmechanische Verschränkung. Was es bedeutet, wenn zwei Objekte miteinander verschränkt sind und warum Einstein von einer „spukhaften Fernwirkung“ sprach, berichtet Tobias Schätz von der Universität Freiburg in dieser Folge.

Astronominnen und Astronomen haben im Weltall unzählige Galaxien, Sterne und inzwischen auch Planeten ausgemacht – und sie gehen davon aus, dass auf einigen dieser fernen Welten womöglich ebenfalls Leben existieren könnte. Selbstverständlich ist das alles nicht – nicht einmal für unseren Planeten. Denn bereits winzige Änderungen in den fundamentalen Eigenschaften des Universums hätten ausgereicht, um Leben niemals entstehen zu lassen. Es scheint so, als wären die Eigenschaften fein aufeinander abgestimmt. Worin diese Feinabstimmung besteht und welche möglichen Erklärungen es dafür gibt, berichtet Thomas Naumann vom Forschungszentrum DESY in Zeuthen in dieser Folge.

1,5 Grad Celsius – nicht mehr. Das ist der Wert, auf den die Unterzeichner des Pariser Klimaabkommens die globale Erwärmung seit dem vorindustriellen Zeitalter begrenzen wollten. Doch während langsam aber sicher deutlich wird, dass die Welt am 1,5-Grad-Ziel vorbeischlittert, verändern sich die Werte extremer Temperaturen sogar noch drastischer. Wann Wetter „extrem“ wird, und wie Forschende den Einfluss des Klimawandels auf solche Extremereignisse untersuchen, berichtet Frank Kreienkamp vom Deutschen Wetterdienst in dieser Folge.

Die Frage, wie auf der Erde vor Milliarden von Jahren erstmals Leben entstehen konnte, ist noch immer nicht geklärt. Denn selbst das kleinste lebende System – eine einzelne Zelle – ist extrem komplex und lässt sich nur schwer entschlüsseln. Um die Prozesse innerhalb von Zellen besser zu verstehen, bauen Forschende sie künstlich im Labor nach. Wie das funktioniert und welche Erfolge dabei bislang erzielt wurden, berichtet Petra Schwille vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried in dieser Folge. Bildquelle: Kohyama et al., Nature Communications 13, 6098, 2022; Lizenz: CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Mit Lichtgeschwindigkeit durchqueren sie das Universum und stauchen und strecken dabei Raum und Zeit: Gravitationswellen. Mehr als hundert Jahre lang haben Physikerinnen und Physiker über ihre Existenz spekuliert, bis es im Jahr 2015 erstmals gelang, Gravitationswellen nachzuweisen. Welche Signale seitdem gemessen wurden, was sie uns über das Universum verraten und wie Gravitationswellen in Zukunft noch genauer untersucht werden könnten, berichtet Frank Ohme vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover in dieser Folge.

Viele Planeten in unserem Sonnensystem haben Monde: Die Erde hat einen, Mars zwei, Jupiter hat mehr als 90 und Saturn sogar weit über hundert. Und auch außerhalb unsers Sonnensystems gibt es zahlreiche Planeten, die vermutlich ebenso von Begleitern – sogenannten Exomonden – umkreist werden. Wie diese fernen Welten aussehen könnten und mit welchen Methoden nach Exomonden gesucht wird, berichtet René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen in dieser Folge.

Wie Antimaterie erstmals entdeckt wurde und warum sie bis heute eines der größten ungelösten Rätsel der Physik darstellt, berichtet Stefan Ulmer von der Universität Düsseldorf in dieser Folge.

Wie autonome Fahrzeuge funktionieren und welche Hürden noch genommen werden müssen, bis sie auch im Straßenverkehr eingesetzt werden können, erzählt Daniel Göhring von der Freien Universität Berlin in dieser Folge.

Wie Physikerinnen und Physiker nach Materialien suchen, die Strom auch bei Raumtemperatur widerstandsfrei leiten, erzählt Bernhard Keimer vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in dieser Folge.