Entgegengesetzte Spins

Peter1234 · Anmeldungsdatum: 25.09.2012 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

ich habe mal von einem Experiment gehört, wo ein Teilchen in zwei kleinere Teilchen geteilt wurde, die jeweils entgegengesetzte Spins (Drehrichtungen) haben. Dann wurden beide räumlich getrennt und das eine umgedreht, worauf das andere sich auch umgedreht hat.
Ich habe eben mal nach diesem Experiment gegoogelt und es nicht gefunden. Gibt es das überhaupt?

Meine Ideen:
Entweder mir hat jemand ein Märchen erzählt oder mir fehlt das entsprechende Stichwort um das Experiment zu finden.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenverschr%C3%A4nkung
http://www.quantenwelt.de/quantenmechanik/vielteilchen/verschraenkung.html
http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/verschraenkte-atome-quanten-teleportation-ueber-einen-meter-geglueckt-a-603012.html

http://www.pro-physik.de/details/news/prophy12281news/news.html?laid=12281

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Es werden zwei verschränkte Teilchen mit entgegengesetztem Spin erzeugt, wobei aufgrund der QM nur bekannt ist, dass die Orientierung entgegengesezt ist (Gesamtspin S = 0), nicht jedoch, in welche Richtung die Einzelspins weisen.

Wird nun die Richtung des einen Spins gemessen (z.B. z-Richtung, Sz = +1/2), so wird damit automatisch die Spinrichtrugn des anderen teilchens festgelegt (also z.B. entsprechend Sz = -1/2).

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Bitte korrigieren, wo mein Denkfehler liegt.
Wenn ein verschränktes Teilchen plötzlich seine Spinorientierung ändert, dann war entweder eine Messung am Partnerteilchen durchgeführt worden oder eine zufallige Störung hat zum Spinrichtungsänderung geführt.

Aber wenn man gleichzeitig 3,5, tausende verschränkte Teilchen
http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/1369523/
ihre Orientierung oder Polarisation gleichzeitig ändern, dann kann man nicht mehr von einem Zufall sprechen,
sondern von einem Messvorgang was an Teilchenpartnern statt fand. Ist diese Aussage wahr oder falsch?

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Bei einem EPR Experiment ändert sich nicht die Spinorientierung des Partners durch die Messung der Richtung Spins des anderen. Auch kann ich die Richtung eines Spins gar nicht genau messen in der Quantenmechanik, da die räumlichen Komponenten des Spinoperators nicht vertauschen.
Alles was ich messen kann, ist die Orientierung des Spins projiziert auf eine Richtung im Raum.

Um das ganze etwas anschaulicher zu machen:

Sei ein Teilchen A mit Spinorientierung "nach oben" entlang jener gewünschten Richtung gegeben durch Zustand

und ein Teilchen B mit Spinorietierung "nach unten" in derselben Richtung gegeben durch Zustand

,
dann beschreibt Zustand

zwei Teilchen A und B, wobei A Spin nach oben und B Spin nach unten (immer entlang dieser bestimmten Richtung) hat.
Umgekehrt beschreibt Zustand

zwei Teilchen A und B, wobei A Spin nach unten und B Spin nach oben hat.

Jetzt gibt es in der Quantenmechanik etwas, was in der klassischen Physik völlig unbekannt ist und was die Physiker Superpositionsprinzip nennen.
Habe ich zwei beliebige, mögliche Zustände eines Systems (z.B. zweier Teilchen), dann ist die Überlagerung dieser beiden Zustände wieder ein möglicher Zustand meines Systems.
In der klassischen Physik wäre das ganz unerhört: Es würde nämlich beispielsweise bedeuten, dass ich einen Fußball gleichzeitig ins Tor und übers Tor schießen kann (beides - Fußball ins Tor als auch übers Tor sind definitiv mögliche Zustände. Eine Überlagerung dieser Zustände ist aber definitiv kein möglicher Zustand).

Wenn ich nun die beiden Zustände meiner zwei Teilchen von oben überlagere, bekomme ich

(Normierungsfaktoren habe ich der Einfachheit halber weggelassen). Solche Zustände nennt man verschränkte Zustände und sie lassen sich in EPR Experimenten tatsächlich erzeugen.
Teilchen A und Teilchen B können sich dabei weit voneinander entfernen und sind immer noch in diesem verschränkten Zustand.

Messe ich nun die Spinorientierung von Teilchen A ist das System meiner beiden Teilchen nicht mehr in einem verschränkten Zustand, sondern entweder im Zustand

, wenn ich Spin nach oben messe oder im Zustand

.
Die Messung der Spinkomponente des Teilchens A legt also automatisch die entsprechende Komponente des Spins von Teilchen B fest.

Peter1234567 · Gast

Danke für die Links und die Erklärung.
Ich muss zugeben, dass ich es trotzdem nicht so ganz verstanden habe.

Laut dem Spiegel-Online Artikel hält sich dieser verschränkte Zustand aber nur über eine Distanz von einem Meter. Habe ich das richtig verstanden? Geht die Verschränkung bei längeren Distanzen verloren?

Stimmt es, dass es für die Kommunikation zwischen zwei verschränkten Teilchen keine wissenschaftliche Erklärung gibt?

Rmn · Anmeldungsdatum: 26.01.2010 Beiträge: 473

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Ein Weissscher Bezirk ist m.E. ein intrinsisch klassischer Begriff, nämlich ein räumlich definierbarer Bereich, in dem eine vollständige (oder überwiegend) einheitliche Vorzugsrichtung für die Magnetisierung existiert. Insofern sind Weisssche Bezirke nicht Gegenstand der Quantenmechanik und somit auch nicht der Verschränkung.
enn man etwas verschränken kann, dann die Einzelspins, und damit aber prinzipiell beliebige Spins, unabhängig von ihrer Lokalisierung bzw. Ausrichtung. Tatsache ist aber, dass Ferromagnetismus durch eine Spin-Spin-WW beschrieben wird, die insgs. eher kurzreichweitig ist, so dass Wechselwirkung und Verschränkung von weit voneinander entfernten Spins eher irrelevant ist.

Wenn du etwas verschränken möchtest, dann grundsätzlich alle Spins.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Es gibt Physiker die flogendes meinen:
"...Das sind die Weiss'schen Bezirke. Dort hat man eine volle Magnetisierung, eine volle Ausrichtung der magnetischen Momente. Interessant sind die Übergänge zwischen den Weiss'schen Bezirken, dort ändert sich die Magnetisierungsrichtung. Diese Übergänge nennt man „Bloch-Wände“. Die würde ich gerne mal richtig verstehen. In Lehrbüchern gibt es immer nur solche anschaulichen Bilder. Im Kittel, dem Standardwerk der Festkörperphysik, wird gezeigt wie sich das so langsam dreht, ähnlich einer Spirale. Das möchte ich aber noch aus ganz prinzipiellen Überlegungen ableiten können, quantenmechanisch."
s. Der Magnetismus ist ein rein quantenmechanisches Phänomen"
http://www.drillingsraum.de/wolfgang_nolting/wolfgang_nolting_3.html

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Die Weissschen Bezirke sind aber ein klassisches Bild.

Du kannst quantenemchanisch nur alle Spins verschränken; ob sie sich dann in einem konreten Fall innerhalb eines Weissschen Bezirkes befinden oder in meherern oder ob gar keine Magnetisierung vorliegt ist dabei unerheblich.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Na ja, bzgl. der Interpretation ist es unerheblich, ob du die Messung an einem Paar verschränkter Spins durchführst, oder an einer größere Gruppe. Das Problem ist die Präparation: Bei zwei Spins mit Gesamtspin S=0 wqeißt du saicher, dass aus einer Messung +1/2 für Spin 1 der Wert -1/2 für den zweiten folgt. Bei einer größeren Gruppe von Spins kannst du diese a) nicht in Summe präparieren (technisch) sowie aus einer Einzelmessung fast nichts für die anderen Spins folgern. Nehmen wir an, du schaffst es, 1000 Spins im Zustand S=0 zu präparieren. Dann folgt aus einer Messung +1/2 für genau einen Spin lediglich, dass 999 andere ZUSAMMEN im Zustand S' = -1/2 sind. Bzgl. der 999 Einzelspins folgt also fast nichts.

Das ist auch einer dert Gründe, warum Verschränkung im klassischen, makroskopischen Bereich unerheblich ist.

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Die ürsprüngliche Idee ist folgende:
Es werden mehrere Paaren verschränkten Spins erzeugt.
A1B1
A2B2
A3B3
........
AnBn
Alle A1 bis An Spins werden gleichzeitigt, bzw nacheinander gemessen.
Dann müssen alle Spins B1-Bn simultan die Verschränkung verlassen
und ihren Zustand ändern. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle diese Änderungen zufällig statgefunden haben läuft gegen Null, schon bei n =7, liegt dieser Wert bei 1 zu 128,
Es ist nicht wichtig in welcher Reihenfolge die Messungen stattfinden und wie diese ausfallen, man ist nur an einer messbarer, mehrfacher Änderung interessiert, die erfasst werden kann. Allein die Häufung der gemessenen Änderungen soll als ein Signal gewertet werden. Je höher n, desto höher die Wahrscheinlichkeit einer Signalübertragung, n also beeinflusst direkt die Redundanz des Messereignisses.