Würzburger Quantenphysik- Konzept

G45a Ensembles

Komplementarität Nicht gleichzeitige Messbarkeit

Lehrtext/Inhalt

Glossar  Versuchsliste

Im- pres- sum

Es geht in der Quantenphysik immer um Voraussagen von Wahrscheinlichkeiten. Um sie experimentell zu ermitteln, muss man viele gleichartig arrangierte Messungen unter gleichen Bedingungen durchführen. Führt man sehr viele Messungen durch, geht die Häufigkeit bestimmter Messwerte in ihre Wahrscheinlichkeit über. Man spricht von einem Ensemble von Messungen. Statt Ensemble hätte man auch "Gesamtheit" sagen können.

Dabei ist es im Prinzip gleichgültig, ob das Ensemble dadurch entsteht, dass man

(a) ein und dasselbe Quantenobjekt immer wieder in den gleichen Zustand präpariert, an dem dann die Messung unter gleichen Bedingungen vorgenommen wird, oder dass man

(b) sehr viele identische, nicht unterscheidbare und nicht wechselwirkende Quantenobjekte nimmt. Ein Quantenobjekt aus dem Vorrat wird in den betreffenden Zustand präpariert. Dann werden an ihm die Messungen unter gleichen Bedingungen vorgenommen. Dann kommt das nächste Quantenobjekt an die Reihe, usw.


Denkbar wäre es auch, sehr viele identische, nicht unterscheidbare und nicht wechselwirkende Quantenobjekte in den gleichen Zustand zu präparieren und dann erst nach und nach aus dem präparierten Vorrat die Messungen unter gleichen Bedingungen vorzunehmen.

Allerdings verbietet das Pauli-Prinzip, mehr als ein Fermion mit halbzahligem Spin in den gleichen Zustand zu präparieren. Die dritte Variante ist also nur mit Bosonen (ganzzahliger Spin) denkbar. Dann würde man ein Ensemble von Teilchen (bzw. Quantenobjekten) in den gleichen Zustand präparieren. Ich empfehle diese Vorstellung nicht.