Unschärferelationen und Makrorealismus mit Neutronen

Heisenbergs berühmte Unschärferelation, die bereits 1927 und somit in den Anfängen der Quantenmechanik formuliert wurde, besagt, dass Paare bestimmter Eigenschaften eines Quantenteilchens nicht mit beliebiger Genauigkeit gemessen werden können. Bei aufeinanderfolgenden Messungen liegt dies an den unvermeidlichen Störungen, die durch die erste und jede weitere Messung verursacht werden. Ein besonders interessantes Szenario dieser aufeinanderfolgenden Messungen wird mit den sogenannten Leggett-Garg-Ungleichungen (LGU) untersucht, benannt nach Anthony James Leggett und Anupam Garg. Im Rahmen der LGUs wereden zeitliche Korrelationen eines Systems untersuchen. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass die zugrunde liegenden Messungen das System nicht verändern, was insbesondere in der Quantenmechanik eine ungerechtfertigte Annahme darstellt. Ziel dieses Projekts ist daher eine kritische Untersuchung der den traditionellen LGU-Tests zugrunde liegenden Annahmen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer Neuformulierung des üblichen Ansatzes unter Berücksichtigung der unvermeidlichen Störung der invasiven Messbarkeit, einem Kennzeichen der Quantenhaftigkeit. Neutroneninterferometrie, bei der Interferenzeffekte von Materiewellen beobachtet werden, die ein perfektes Siliziumkristall-Interferometer durchlaufen, und Neutronenpolarimetrie, auch Spin- Interferometrie genannt, sind zwei Methoden, die zur Untersuchung dieses nicht-klassischen Verhaltens von aufeinanderfolgenden Quantenmessungen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind im Rahmen des Antrags Experimente mit einem sogenannten Spin-Echo-Instrument vorgesehen. Dieser Interferometertyp kann als Hybridsystem betrachtet werden, das verschiedene Freiheitsgrade des Neutrons koppelt und sich besonders zur Prüfung des neu formulierten LGU-Ansatzes eignet, der die unvermeidlichen Störungen des Quantenmessprozesses berücksichtigt.