Dinsdag 22/09/2020

Wetenschap

Nederlandse fysici bewijzen kwantumwazigheid én Einsteins ongelijk

Via een gecompliceerd doolhof van spiegels en lenzen kaatst laserlicht van het ene deeltje naar het andere, anderhalve kilometer verderop op de universiteitscampus.Beeld FOM

Albert Einstein hield het vorige eeuw voor onmogelijk, maar Nederlandse fysici van de TU Delft hebben aangetoond dat twee deeltjes op kilometers afstand rechtstreeks met elkaar in verband kunnen staan. In Nature publiceren ze vandaag resultaten van een experiment dat letterlijk zo groot is als de hele universiteitscampus in Delft.

Hoogleraar kwantumfysica prof. Ronald Hanson en promovendus Bas Hensen bouwden met hun team jaren aan een opstelling die reikt van hun eigen lab tot een tweede lab, bijna anderhalve kilometer verderop bij het Reactor Instituut.

Metingen met deeltjesparen afgelopen zomer lieten voor het eerst met zekerheid zien dat een quantumverband op grote afstand behouden blijft. Andere groepen vonden daarvoor jaren geleden al aanwijzingen, maar hun werk liet steeds nog ruimte voor andere verklaringen. Internationaal was er heftige concurrentie om als eerste alle twijfels weg te nemen. Delft heeft die wedloop nu gewonnen.

Het Nederlandse resultaat maakt een eind aan de laatste twijfels die fysici hebben over de volledigheid van de quantumtheorie van deeltjes. Die geeft aan dat sommige eigenschappen niet vaststaan, zoals in de normale natuurkunde. Pas bij een meting komt als bij een loterij een van de mogelijke eigenschappen aan het licht.

Meetopstelling in het quantumlab van Ronald Hanson aan de TU Delft.Beeld TU Delft

Dat maakt de kwantumwereld vaag en ongrijpbaar, iets waarmee Einstein, nota bene zelf een van de quantumpioniers, moeilijk kon leven. Kwantumverbanden zoals die nu in Nederland zijn aangetoond, waarbij de loterijen op twee plaatsen elkaars uitkomsten lijken te kennen, noemde hij sceptisch 'spookachtige invloed op afstand'. De meeste natuurkundigen legden zich vorige eeuw al wel neer bij die kwantumwazigheid, vooral omdat de theorie uitstekend beschrijft hoe de deeltjeswereld werkt.

Het Delftse experiment is een versie van de zogeheten Bell-test, waarbij de quantumloterij van deeltjeseigenschappen in detail wordt bekeken. Daarbij wordt handig gebruik gemaakt van deeltjesparen, waarvan de individuele eigenschappen niet vaststaan, behalve dat ze altijd tegengesteld aan elkaar moeten zijn. De test wordt loophole-free genoemd, omdat alle mogelijke theoretische mazen in de proeven gedicht zijn.

Albert Einstein geloofde niet dat de werkelijkheid berust op quantumtoeval.Beeld ANP

In Delft worden daarvoor paren elektronen gebruikt, die zijn opgesloten in diamant. Via laserlicht en glasvezelkabels onder de centrale Mekelweg van de campus zijn ze kwantummechanisch met elkaar gekoppeld. Hun onderlinge afstand is bijna 1,4 kilometer, en toch weet elk deeltje zonder enig tijdverlies wat de ander doet, laten de metingen zien, zegt Hanson.

Eerder circuleerde het artikel dat nu in Nature verschijnt al in ruwe vorm op internet, zoals in de fysica gebruikelijk is. Hanson zweeg sindsdien, terwijl het manuscript bij Nature onderhanden was. Concurrerende teams, zoals dat van Anton Zeilinger in Wenen erkenden al wel snel de Delftse primeur.

De Utrechtse kenner van kwantumvreemdheid, emeritus hoogleraar prof. Dennis Dieks noemt het feit dat Einsteins afkeer van quantumspoken van de baan is, geen echt grote verrassing. "Maar het dichten van eventuele sluiproutes is heel belangrijk. Ook vanwege toepassingen. Als je quantum-effecten wilt gebruiken in veilige datalinks, en dat kan, dan wil je wel zeker weten dat de kwamtumwereld echt zo raar is als de theorie beweert."

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234