\n\t\t\t\t\t\u00a0Dennis Lenz<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/p>\n
![\"Experiment](\"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/experiment-misst-erstmals-die-schwerkraft-an-fallenden-quantenteilchen.jpg\")
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\n\t\t\t\t\t\t\t(Symbolbild) Mit einem Quanten-Galileo-Interferometer haben Physiker erstmals direkt gemessen, wie die Schwerkraft die Quantenphase eines frei fallenden Objekts pr\u00e4gt. Ultrakalte Rubidium-Atome wurden dazu \u00fcber einem Atomchip in zwei Quantenpfade aufgespalten, von denen einer festgehalten wurde, w\u00e4hrend der andere frei fiel. Das Ergebnis best\u00e4tigt Einsteins \u00c4quivalenzprinzip auch in der Quantenwelt und stammt von einem internationalen Team, dem auch Nobelpreistr\u00e4ger Roger Penrose angeh\u00f6rt.<\/p>\n
\t\t\t\t\t\t\t\t(Foto: \u00a9\u00a0Forschung und Wissen)<\/p>\n
Galileo Galilei lie\u00df der Legende nach Kugeln vom Schiefen Turm von Pisa fallen, um den freien Fall zu ergr\u00fcnden. Mehr als 400 Jahre sp\u00e4ter hat ein internationales Physikerteam dieses Experiment in die Quantenwelt \u00fcbertragen. Mit ultrakalten Rubidium-Atomen gelang erstmals die direkte Messung, wie die Schwerkraft die Quantenphase eines frei fallenden Objekts ver\u00e4ndert. An der Studie beteiligt ist auch Nobelpreistr\u00e4ger Roger Penrose, und das Ergebnis ber\u00fchrt eine der tiefsten Fragen der Physik.<\/p>\n
Die moderne Physik ruht auf zwei au\u00dferordentlich erfolgreichen, aber grundverschiedenen Theoriegeb\u00e4uden. Die Quantenmechanik beschreibt das Verhalten von Atomen und Elementarteilchen, die sich wie Wellen ausbreiten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen k\u00f6nnen. Einsteins Allgemeine Relativit\u00e4tstheorie erkl\u00e4rt dagegen die Gravitation als Kr\u00fcmmung von Raum und Zeit durch Masse und Energie. Beide Theorien wurden unz\u00e4hlige Male mit h\u00f6chster Pr\u00e4zision best\u00e4tigt, doch wie sie sich zu einer einzigen Beschreibung der Natur vereinen lassen, ist seit rund einem Jahrhundert ungel\u00f6st. Ein Kernst\u00fcck von Einsteins Theorie ist das \u00c4quivalenzprinzip: Im freien Fall scheint die Schwerkraft zu verschwinden, weshalb alle K\u00f6rper unabh\u00e4ngig von ihrer Masse gleich schnell fallen. Ob dieses Prinzip auch f\u00fcr Quantenobjekte gilt, die als Wellen mehrere Pfade zugleich durchlaufen, lie\u00df sich bislang nicht direkt pr\u00fcfen.<\/p>\n
Genau hier setzt das neue Experiment an, das unter gemeinsamer Leitung der Ben-Gurion-Universit\u00e4t des Negev, der Universit\u00e4t Ulm und der Universit\u00e4t Oxford entstand und an dem unter anderem auch das Institut f\u00fcr Quantentechnologien des Deutschen Zentrums f\u00fcr Luft- und Raumfahrt in Ulm, die Universit\u00e4t Southampton und die Texas A&M University beteiligt waren. Das Team um Ron Folman entwickelte daf\u00fcr ein sogenanntes Quanten-Galileo-Interferometer. Kernst\u00fcck der Apparatur ist ein an der Ben-Gurion-Universit\u00e4t gefertigter Atomchip, unter dem ultrakalte Rubidium-Atome in einer Vakuumkammer nahezu vollst\u00e4ndig von St\u00f6rungen abgeschirmt manipuliert werden. Bei Temperaturen knapp \u00fcber dem absoluten Nullpunkt verhalten sich die Atome wie ausgedehnte Materiewellen und eignen sich damit ideal f\u00fcr Pr\u00e4zisionsmessungen an der Grenze beider Theorien.<\/p>\n
\t\t\t\t\t\tWie das Quanten-Galileo-Interferometer funktioniert<\/p>\n
Im Experiment spalteten die Forscher jedes Atom in zwei Quantenpfade auf, ein Kunstst\u00fcck, das nur die Quantenmechanik erlaubt. Ein Teil der Materiewelle wurde \u00fcber dem Atomchip festgehalten, w\u00e4hrend der andere frei nach unten fiel, ganz wie Galileos Kugeln vom Turm. Anschlie\u00dfend f\u00fchrten die Physiker beide Pfade wieder zusammen und lasen aus dem entstehenden \u00dcberlagerungsmuster die sogenannte Phasendifferenz aus, eine Art innerer Taktunterschied der beiden Teilwellen. Die Theorie macht eine klare Vorhersage: Wendet man Einsteins \u00c4quivalenzprinzip auf eine solche Quantenwelle an, muss der frei fallende Anteil eine ganz bestimmte Quantenphase ansammeln. Fr\u00fchere Experimente hatten zwar bereits Quantenteilchen genutzt, um die Gravitation zu vermessen, doch die vorhergesagte Phase eines frei fallenden Objekts selbst war nie direkt bestimmt worden.<\/p>\n
Die Messung best\u00e4tigt Einsteins Vorhersage exakt<\/p>\n
Das Ergebnis fiel eindeutig aus. Die gemessene Phase stimmt genau mit dem Wert \u00fcberein, den Einsteins Prinzip f\u00fcr eine fallende Quantenwelle vorhersagt, wie das Team in der Fachzeitschrift Science Advances<\/a> berichtet und damit eine mehr als hundert Jahre alte L\u00fccke schlie\u00dft. Das \u00c4quivalenzprinzip bleibt demnach auch dann g\u00fcltig, wenn das fallende Objekt kein fester K\u00f6rper ist, sondern eine ausgedehnte Quantenwelle, die gewisserma\u00dfen an zwei Orten zugleich existiert. Studienleiter Folman spricht von einer ungew\u00f6hnlichen Arbeit, weil sie ein technisch extrem anspruchsvolles Experiment mit einer weitreichenden theoretischen Deutung zu einer der fundamentalsten Fragen der Physik verbindet: der nach einer gemeinsamen Beschreibung von Gravitation und Quantenwelt.<\/p>\n \t\t\t\t\t\tWas das Ergebnis bedeutet und was nicht<\/p>\n Bei aller Tragweite ordnen die Autoren ihr Resultat n\u00fcchtern ein. Das Experiment vereinigt die beiden gro\u00dfen Theorien nicht und beweist auch nicht, dass die Gravitation selbst quantenhafter Natur ist. Es zeigt vielmehr, dass sich beide Beschreibungen unter den getesteten Bedingungen widerspruchsfrei vertragen, ein wichtiger Konsistenztest an einer Stelle, an der viele Physiker Abweichungen f\u00fcr denkbar hielten. Gerade solche Abweichungen w\u00e4ren ein Hinweis auf neue Physik jenseits der etablierten Theorien gewesen. Dass keine auftraten, engt den Spielraum f\u00fcr alternative Gravitationsmodelle ein und liefert zugleich einen Pr\u00e4zisionsma\u00dfstab, an dem sich k\u00fcnftige Experimente messen lassen m\u00fcssen. Die Beteiligung von Roger Penrose ist dabei kein Zufall, denn der Nobelpreistr\u00e4ger arbeitet seit Jahrzehnten an der Frage, ob die Gravitation eine besondere Rolle beim \u00dcbergang von der Quantenwelt zur Alltagswelt spielt.<\/p>\n Der n\u00e4chste Schritt f\u00fchrt zu schwereren Objekten<\/p>\n