nieuws quantumfysica

Quantumwereld verder opgerekt. Kan de mens straks op twee plekken tegelijk zijn?

Het is volkomen onmogelijk tegelijkertijd aanwezig te zijn op de Eiffeltoren in Parijs en op het Empire State Building in New York. Maar wat voor mensen ondoenlijk is, maken de tegendraadse natuurwetten van de quantumfysica op de allerkleinste schaal wél mogelijk. In weerwil van het gezond verstand kunnen minuscule deeltjes - de legoblokjes waaruit alles om ons heen bestaat - daadwerkelijk op twee plekken tegelijk zijn.

Verstrengeling van quantum-deeltjes. Beeld Getty Images/Science Photo Libra

Waarom zoiets voor deeltjes wel mogelijk is en voor mensen niet, is tot nog toe een raadsel.

Bij een recent experiment hebben onderzoekers verbonden aan de TU Delft daarom de grens tussen onze wereld en de bizarre quantumwereld verder opgerekt. Daarbij toonden ze aan dat plakjes silicium met de afmeting van een fikse bacterie óók quantumgedrag kunnen vertonen. Althans: wanneer je ze eerst koelt tot vrijwel het absolute nulpunt. Nog niet helemaal een mens dus, en lastig te realiseren, maar wel een stapje in de juiste richting.

‘We willen dit soort experimenten de komende jaren met steeds grotere voorwerpen gaan doen’, zegt Simon Gröblacher (TU Delft). Samen met collega’s schreef hij hun eerste resultaten op in het vakblad Physical Review Letters.

Spookverbinding

Bij hun onderzoek richtten de natuurkundigen hun pijlen op een tweede effect dat tot voor kort louter voorbehouden leek aan de wereld van het allerkleinste: verstrengeling, de wonderlijke neiging van (bijvoorbeeld) twee deeltjes om zich samen als een enkel voorwerp te gedragen. Wanneer je vervolgens iets met het ene deeltje doet heeft dat direct invloed op de ander, hoe ver je beiden ook uit elkaar haalt.

Met behulp van een zogeheten Bell-test, een in natuurkundekringen veelgebruikte lakmoesproef voor verstrengeling, bewezen de onderzoekers dat hun plakjes silicium inderdaad zo’n spookachtige verbinding hadden.

Quantumfysicus Alexander Brinkman (Universiteit Twente), zelf niet bij het onderzoek betrokken, noemt de resultaten ‘leuk’ en ‘redelijk overtuigend’. ‘Het meest spannende is dat het systeem dat ze gemaakt hebben massa heeft’, zegt hij. Dat betekent namelijk dat je op termijn kunt gaan kijken wat de invloed van zwaartekracht is op verstrengeling. Hoe je zwaartekracht - een kracht die vooral van belang is op menselijke schaal - moet vangen in de vreemde wetten van de quantummechanica is één van de grootste raadsels in de moderne natuurkunde.

Vreemder dan gedacht

Samen met tien tot twintig andere onderzoeksgroepen zijn Gröblacher en collega’s daarom verwikkeld in een race om die invloed van zwaartekracht als eerste experimenteel in kaart te brengen. ‘Ik schat dat dat nog een jaar of vijf duurt, al zijn dat soort voorspellingen altijd gevaarlijk’, zegt hij.

Wanneer ze daarin slagen snappen we vermoedelijk beter waarom je niet tegelijk thuis een luier kunt verschonen én een belangrijke presentatie kunt geven op je werk. Over hoe en waarom de quantumwereld overgaat in de onze bestaan veel theorieën. ‘Maar niemand weet welke daarvan juist is’, zegt Gröblacher. ‘Ik hoop dat we ontdekken dat de wetten van de quantummechanica op grotere schaal ineens volkomen anders werken.’ In dat geval moeten fysici immers weer terug naar de tekentafel. De raarste theorie uit de huidige natuurkunde kan dan zomaar nóg vreemder blijken dan al gedacht.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.