• Die 1963 gegründete Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung ist eine private Stiftung des bürgerlichen Rechts zur Förderung der Forschung und Ausbildung auf dem Gebiet der Naturwissenschaften.

  • Seminar im „WE-Heraeus-Hörsaal“ des Physikzentrums Bad Honnef. Die Reihe „WE-Heraeus-Seminare“ ist das Flaggschiff im Förderprogramm der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung.

  • Die Stiftung fördert Lehrerfortbildungen zur Teilchenphysik, Quantenphysik oder Astronomie, die z.B. am XLAB in Göttingen durchgeführt werden.

  • Schüler-Observatorium auf dem Dach eines Gymnasiums: An 6 identischen Teleskopen kann eine komplette Klasse Sterne und die Sonne beobachten. Ein Beitrag der Stiftung zum modernen Physikunterricht.

  • Die Stiftung initiiert und finanziert Buchproduktionen zur Verbreitung von Faktenwissen über gesellschaftlich bedeutende Themen (für SchülerInnen) sowie zur Ausbildung von LehrerInnen.

646. WE-Heraeus-Seminar

Gravitational Decoherence

Dieses Seminar fand vom 26. bis 28. Juni 2017 im Physikzentrum Bad Honnef statt und führte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Quantenphysik und der Gravitationsphysik zusammen. Sie diskutierten theoretische und experimentelle Aspekte der Auswirkungen von Gravitation auf Quantensysteme ebenso wie die Dekohärenz und die Gravitation makroskopischer Quantensysteme.

 

Ein zentrales Thema des Workshops war die Frage, ob Gravitation klassisch oder quantenmechanisch behandelt werden muss. Ein Gedankenexperiment, bei dem sich eine hinreichend große Masse in einer Superposition verschiedener Positionen befindet, verdeutlicht die Bedeutung dieser Frage. In diesem Zusammenhang wurden durch Schwerkraft motivierte Modifikationen der Quantentheorie sowie dynamische Kollapsmodelle behandelt. Ein davon unabhängiger Ansatz stellt zur Diskussion, ob uns die fundamentale Limitierung der Genauigkeit von Uhren möglicherweise prinzipiell daran hindert, die Quantenkohärenz wirklich makroskopischer Objekte zu testen.

 

Während die Dekohärenz aufgrund gravitativer Effekte in heute realisierbaren Experimenten sehr schwach ist, scheinen selbst schwach gekrümmte klassische Raumzeiten die Kohärenz von Quantensystemen durch differentielle Zeitdilatation beeinflussen zu können. In der Quantenkosmologie, in der das gesamte Universum ein abgeschlossenes Quantensystem ist, wird sogar angenommen, dass Gravitation eine zentrale Rolle beim Auftreten klassischer Eigenschaften spielt.

 

In Experimenten ist es inzwischen gelungen, Quantensuperposition mit Massen von bis zu 104 atomaren Masseneinheiten (amu) nachzuweisen. Erdbasierte Experimente mit optomechanisch gekühlten Testteilchen sollten es ermöglichen, diese Grenze mittelfristig auf bis zu 106 amu zu verschieben; weltraumbasierte und magnetomechanische Systeme langfristig zu noch höheren Massen.

 

Weitere Höhepunkte des Treffens waren die Vorträge von Nergis Mavalvala über die Detektion von Gravitationswellen mit LIGO und von Daniele Vetrugno über die LISA-Pathfinder Mission. LISA und LIGO werden es ermöglichen, in Zukunft komplementäre Quellen von Gravitationswellen im mHz- bzw. im kHz-Bereich zu untersuchen.

 

Das Seminar stieß auf reges Interesse und positiven Widerhall bei allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern, insbesondere auch bei Doktoranden und Postdocs. Der Zeitpunkt war ideal, um Wissenschaftler zusammenzubringen, die in diesem neu entstehenden Feld arbeiten. Zu besonders regem Austausch kam es bei einigen Diskussionsrunden, einer Postersitzung sowie in informellen Diskussionen. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung für die finanzielle und organisatorische Unterstützung.

 

Dr. Albert Roura, Universität Ulm; Dr. Rainer Kaltenbaek, Universität Wien; Dr. Magdalena Zych, University of Queensland, Australien