Unsere Welt zu verstehen:



 Beitrag 0-208
 
 

 
Quantenkohärenz (Bose-Einstein-Kondensation)



Roger Penrose (1994):
 
Der Begriff Quantenkohärenz (Synonym: Bose-Einstein-Kondensation) bezieht sich auf Situationen, in denen sehr viele Teilchen kollektiv so zusammenwirken, dass sie insgesamt einen einzigen Quantenzustand bilden, der i.W. nicht mit dem seiner Umwelt korreliert ist.
 
Note: Physiker sprechen von Kohärenz wo sich Schwingungen zeigen, die an verschiedenem Ort in Phase sind und deswegen gleichsam "im Takt" schwingen.
 
Bei Quantenkohärenz geht es um die Schwingungseigenschaften der Wellenfunktion, und Kohärenz bezieht sich auf die Tatsache, dass wir es mit einem einzigen Schwingungszustand zu tun haben.
 
Solch kohärente Quantenzustände können verursachen
     
  • Supraleitung (der elektrische Widerstand wird zu Null) oder
     
  • Suprafluidität (die innere Reibung oder Viskosität der Flüssigkeit verschwindet).

Ein charakteristisches Merkmal jeder solchen Situation ist eine Energielücke, die von der Umwelt überbrückt werden muss, diesen Quantenzustand zu stören.
 
Wenn die Temperatur der Umwelt zu hoch wird, so dass die Energie vieler dort vorhandener Teilchen ausreicht, die Energielücke zu überspringen und sich mit dem Quantenzustand zu verschränken, geht die Quantenkohärenz verloren.
 
Supraleitung und Suprafluidität treten deswegen meist nur bei sehr niedriger Temperatur auf (nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt). Dennoch hat man inzwischen auch Stoffe entdeckt, die bei sehr viel höherer Temperatur supraleitend sein können: bis hinauf zu 115 K, ja sogar bis zu Kältegraden, die sogar der Mensch gerade noch aushalten könnte (-12 Grad unter Null).
 
Man spricht hier von Hochtemperatur-Supraleitung, und die könnte sogar in biologischen Lebewesen eine Rolle spielen:
 
Der Physiker Herbert Fröhlich (der zwischen 1930 und 1940 bahnbrechend zum Verständnis der Niedrigtemperatur-Supraleitung beitrug), hatte schon lange vor der erst 50 Jahre später erfolgten Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung vermutet, dass in biologischen Systemen kollektive Quanteneffekte eine Rolle spielen könnten. Diese Vermutung stützt sich auf ein schon 1938 in biologischen Membranen beobachtetes Phänomen.
 
Lars Onsager, unabhängig davon auch Oliver Penrose, sagen voraus, dass Quantenkohärenz in aktiven Zellen zu Schwingungen führen sollten, die Resonanz mit eletromagnetischer Mikrowellenstrahlung von 1011 Hz zeigen sollten.
 



 


aus Notizen zu:

Quantensysteme


Impressum