Was steckt hinter der Unschärferelation?

Frage von Christel Bokemeyer, Antwort von Bettina Gertjerenken

Anfang des vergangenen Jahrhunderts standen die Physiker vor großen Rätseln: Experimente mit Atomen und Elektronen, also mit sehr kleinen Teilchen, konnten von der klassischen Physik nicht erklärt werden. Erst die neue Quantenmechanik lieferte ein umfassendes Verständnis.
Einen sehr wichtigen Beitrag hierzu leistete Werner Heisenberg im Jahre 1927 mit seiner so genannten Unschärferelation. Diese besagt, dass es prinzipiell nicht möglich ist, „Ort“ und „Geschwindigkeit“ eines solchen Quantenteilchens gleichzeitig beliebig genau zu messen.

Wohlgemerkt, diese Unschärfe ist keine einfache Messungenauigkeit, sondern liegt in der Quantennatur des Teilchens begründet. Ein großes Objekt wie ein fliegender Fußball, ein fahrender Zug oder auch ein laufender Mensch, folgt seiner „Bahn“; sein Schwerpunkt befindet sich zu jedem Zeitpunkt an einem genau bestimmten Ort und besitzt eine bestimmte Geschwindigkeit.
Bei Quantenteilchen ist das ganz anders: Vielleicht haben Sie schon einmal vom Welle-Teilchen-Dualismus gehört? Je kleiner ein Teilchen ist, desto mehr verhält es sich wie eine Welle, die eben nicht auf einen einzigen Punkt konzentriert ist. Die Quantenmechanik kann daher nur noch voraussagen, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Teilchen an einem bestimmten Ort angetroffen wird, nicht aber, wo es „ist“. Daraus folgt die Unschärferelation.

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Dipl. Physikerin Bettina Gertjerenken ist eine waschechte Oldenburgerin und hat in Oldenburg, Frankreich und Neuseeland Physik studiert. Seit 2009 arbeitet sie unter Betreuung von bei PD Christoph Weiss und Professor Martin Holthaus an ihrer Doktorarbeit.