Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Hallo zusammen,

eine Diskussion der everettschen Interpretation der QM hatten wir ja bereits: http://quanten.de/forum/showthread.php5?t=3403 . Höchste Zeit, auch mal einen genaueren Blick auf die Dekohärenz zu werfen.

Aktuell fallen mir als Empfehlung die folgenden Links auf:
https://de.wikipedia.org/wiki/Dekoh%C3%A4renz
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/ , alte Homepage von D. Zeh. Sehr empfehlenswert und daraus dann:
http://www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/FeynmanQT.pdf

und daraus dann noch ein weiterer Übersichtsartikel als Niederschrift einer Tagung im Jahr 1957 mit der damaligen Elite, (wie man wohl sagen darf):
https://edition-open-sources.org/med...5/Sources5.pdf

AW: Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Kann man nun die alte Frage nach den kleinsten unteilbaren Einheiten der Natur mit der Existenz von wechselwirkenden Quantenfeldern beantworten?

AW: Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Ich bin sehr neu hier und weiß entsprechend nicht, welche Konventionen für Antworten in diesem Rahmen existieren. Dennoch bin ich der Meinung, eine spannende Idee zur Dekohärenz beitragen zu können.
Ich denke, es wäre vorstellbar, dass Informationen selbst quantifiziert sind. Unter dieser Bedingung ist in Betracht zu ziehen, dass ein System ausschließlich kohärent sein kann, wenn es die Gesamtheit der zu ihm gehörenden quantifizierten Informationen enthält. Es wäre nun denkbar, dass die Informationsteilchen sich in irgendeiner Form an passierende Messteilchen binden, welche diese anschließend aus dem System transportieren. Demnach geht die Kohärenz verloren. Auf diese Weise wird schnell ersichtlich, weshalb große Systeme von der Kohärenz nie betroffen sind.
Die Theorie ist momentan in keiner Weise ausgereift, dennoch bitte ich um Meinungen diesbezüglich. Weiterhin wäre ich froh, wenn weitere Ideen beigetragen werden können.
Mit freundlichen Grüßen, 01 :)

AW: Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Ich denke, dass "Information" generell ein subjektiver Begriff ist, der von informationsverarbeitenden Wesen erstmal genau definiert werde müsste.

Darüberhinaus halte ich es deshalb auch für fraglich, ob ausgehend von diesem Begriff eine Diskussion entstehen kann, die in ein naturwissenschaftlich orientiertes Forum passt.

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Die Kohärenz geht durch Wechselwirkung mit der Umwelt verloren.

Zeilinger hat gezeigt, dass die Kohärenz von C70 Fullerenen mit steigender Temperatur verloren geht. Die abgestrahlten Photonen tragen die Information über den Quantenzustand des Systems - im Falle des Doppelspalt Experiments über die 'welcher Spalt Information' - in die Umwelt. Näheres hier.

Es ist demnach einfacher. Die "Informationsteilchen" sind schlicht vom Quantenobjekt abgestrahlte Photonen, die sich nicht "an passierende Messteilchen binden" müssen. Insofern bedarf es keiner neuen Theorie.

Makroskopische Systeme sind in keinem kohärenten Zustand. Bose-Einstein-Kondensate als makroskopische Quantenobjekte sind da eine Ausnahme.

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Die Kohärenz von C70 Fullerenen geht mit steigender Temperatur nicht aprupt verloren, sondern das Muster verschwimmt allmählich. Das Muster nach dem Durchgang durch den Doppelspalt ist die Überlagerung vieler Quantenobjekte. Quantenobjekte, die mit der Umwelt in Wechselwirkung standen leisten keinen Beitrag zur Bildung des Interferenzmusters.

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Richtig, allerdings hat das auch niemand behauptet.
Eher so: "Quantenobjekte, die mit der Umwelt in Wechselwirkung standen" verlieren ihren kohärenten Zustand.
Oder so: Die Entstehung des Interferenzmusters setzt voraus, dass keine Wechselwirkung mit der Umwelt stattfindet.

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War auch nur eine Festellung.

Durch die Abstrahlung von Photonen (Information) geht Energie verloren. Damit ändert sich die Wellenlänge.

Für eine "saubere" Interferenz müssen alle Quantenobjekt die gleiche Wellenlänge (Impuls) besitzen. Durch die Wechselwirkung mit der Umwelt wird die Wellenlänge unterschiedlich sein und damit die Interenz, entsprechend der Stärke der Abweichung der Wellenlängen, verschwimmen.

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Es ist nicht die Wellenlänge, sondern die Phase. Jede Wechselwirkung, die die Phase ändert, verhindert die Interferenz.

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Entscheidend ist, dass abgestrahlten Photonen Information in die Umwelt tragen, weniger, wie genau das geschieht.

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Hallo anonymous01,

willkommen im Forum und Danke für diese Frage.

Wenn dich hier eher Wissen interessiert, so wie es in Lehrbüchern und an Universitäten vermittelt wird, bist du mit deinem Beitrag in der richtigen Rubrik. Wenn du eher eigene Gedanken diskutieren willst, die über das Lehrbuchwissen hinausgehen, wäre wohl die Rubrik "Theorien jenseits der Standardphysik" besser geeignet. Allerdings wird dort dann auch vorausgesetzt, dass du das Lehrbuchwissen bereits ausreichend gut kennst.

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Bei einer unterschiedlichen Wellenlänge sollte eine Schwebung zustande kommen.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Schw...ude%20aufweist.

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Einige Physiker sind ja der Auffassung, dass die Wechselwirkung der Quanten(teilchen/wellen) mit der Umgebung Ursache für den Kollaps der Wellenfunktion ist, und somit auch eine Antwort auf das Messproblem liefert. Dabei stellt sich mir folgende Frage:

Auf der Wikiseite wird die Dekohärenzeit eines Elektrons unter Normaldruck 10e-12s angegeben.

Wenn sich ein Elektron mit Lichtgeschwindigkeit auf einen Doppelspalt mit beispielsweise 10cm Distanz fortbewegt, wird dazu annähernd folgende Zeit dafür benötigt:
t = x / c = 0,1m / 3e8 m/s =3,33e-10s

Da diese Zeit länger als die Dekohörenzzeit ist, dürfte sich doch eigentlich dann kein Interferenzmuster mehr bilden, oder?

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Man hantiert auch nicht unter Luft mit Elektronen.

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Mit einem Laserpointer klappt das Doppelspaltexperiment problemlos Zuhause. Bei Photonen konnte ich jedoch keine Dekohörenzzeit finden. Wäre in der Tat interessant zu Wissen, ob das Doppelspaltexperiment mit Elektronen nur im Vakuum funktioniert.

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Betastrahlung ist Elektronenstrahlung:

Die Reichweite von Betastrahlung in der Luft hängt von der Energie der Beta-Teilchen ab. Im Durchschnitt beträgt die Reichweite, abhängig von der Energie der Strahlung, Luftdruck und Luftfeuchte , ein paar Meter.

https://www.lanuv.nrw.de/umwelt/stra...%20in%20Gewebe.

Bild 10 (Video) zeigt "Elektronenstrahlung" sehr eindrucksvoll in einer Nebelkammer:

https://www.theoretische-psychologie...härferelation

Die Nebelkammer ist mit Luft und übersättigtem Alkoholdampf gefüllt.

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Im Falle von Photonen muss das Licht (weitgehend) kohärent sein, um ein Interferenzmuster zu erzeugen. Müssen Fermionen-Teilchenwellen ebenso präpariert werden, also kohärent sein?

Im Falle der Fullerene werden Photonen emmitiert, die mit Wellenlängen im Infrarotbereich schwingen. Ist das dann nicht als klassische Wärmestrahlung anzusehen, wobei die Teilchenwelle dabei Energie verliert, was dann auch die Wellenlänge beeinflusst?

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Das sagt ChatGPT dazu, das Quantenradierer Experiment mit der Dekohärenz zu beantworten:

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Es könnten auch nur ein Beugungsmuster sei. https://www.leifiphysik.de/optik/beu...en/doppelspalt

Funktioniert nur in einem guten Vakuum!

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Angenommen es wäre so, dass das Doppelspaltexperiment (egal ob mit Elektronen oder Photonen) nur im Vakuum funktioniert, dann bleibt dennoch die Frage offen, wie sich der "Quantenradierer" mit der Dekohärenz erklären ließe.

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Ein Quantenradierer versucht nun, das Interferenzmuster zu "löschen" oder zu "radieren", indem er Informationen über den Weg der Teilchen erlangt. Dies wird erreicht, indem man in das Experiment eine zusätzliche Komponente einführt, die den Pfad jedes Teilchens beobachtet. Durch die Beobachtung des Pfads scheint das Interferenzmuster zu verschwinden, und die Teilchen verhalten sich eher wie klassische Partikel, die durch einen der Spalte gehen.

Anstelle des Beobachters wirkt auch die Dekohärenz, die ihre Ursache in der Wechselwirkung des Quantenobjekts mit der Umgebung hat. Daher ist für das Gelingen des Experiments wichtig diese Wechselwirkung möglichst gering zu halten. Die Wechselwirkung und damit der Störeinfluß wird mit zunehmenden Vakuum reduziert.

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Das ist so nicht korrekt, ein Quantenradierer löscht nicht das Interferenzmuster, sondern stellt es wieder her, in dem die Information, welchen Weg das Teilchen genommen hat wegradiert wird.

Siehe hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenradierer

Die Wechselwirkung mit der Umgebung findet unabhängig davon statt, ob man die Markierung wieder löscht oder nicht. Demnach dürfte auch unabhängig davon, ob man den Quantenradierer ein- oder aussschaltet kein Interferenzmuster erscheinen.

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Du hast Dekohärenz anscheinend nicht verstanden. Sie erklärt den Quantenradierer nicht. Sobald Dekohärenz eintritt, funktioniert gar nichts mehr.

AW: Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Das sollte sie aber, wenn als sie Lösung für das Messproblem taugen soll.

Gemäß diesem Video von Sabine Hossenfelder sind 29% der Physiker wohl der Meinung, die Dekohärenz löst das Messproblem (1:12) (https://www.youtube.com/watch?v=igsuIuI_HAQ)

AW: Dekohärenz in der Quantenmechanik
 

Als Lösung für das Messproblem taugt sie höchstens, wenn man die VWI akzeptiert. Den Unterschied zwischen Zusammenbruch der Kohärenz und der Auswahl eines Ergebnisses (was das eigentliche Messproblem ist) habe ich dir schon vier Mal versucht zu erklären.

Und auch dieses noch einmal: Interferenz tritt bei einer kohärenten Wellenfunktion auf. Dekohärenz bedeutet, dass die Wellenfunktion nicht mehr kohärent ist, also gibt es keine Interferenz. Ende.
Solange ein Quantenradierer funktioniert, ist noch keine unumkehrbare Dekohärenz eingetreten.