Quantenspins bewegen sichtbares Objekt: Laser rückt Diamant in Okinawa
Forscher des OIST zeigen, dass Quanteneffekte in einem Diamanten ein etwa zentimetergroßes Objekt bewegen. Das ebnet den Weg zu Präzisionssensoren.
Foto: OIST from Onna Village, Japan / Wikimedia Commons, CC BY 2.0 (zugeschnitten und skaliert)
Forschende des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan haben gezeigt, dass Quanteneffekte ein etwa einen Zentimeter großes und 100 Milligramm schweres Objekt bewegen können. Es ist 100 Millionen bis eine Milliarde Mal schwerer als die Körper in bisherigen vergleichbaren Experimenten. Die Studie erschien im Fachjournal Science Advances.
Das Team hängt einen Diamanten mit Milliarden sogenannter Stickstoff-Fehlstellen-Zentren – Defekte im Kristallgitter mit Quantenspin – an einen Kohlenstoffstab, der mit einer magnetisch schwebenden Graphitplatte verbunden ist. Pulse eines grünen Lasers mit 50 Milliwatt Leistung stellen die Spins ein und erzeugen eine winzige Kraft nach unten, die den Diamanten bewegt. Ein Interferometer misst die Bewegung auf Pikometer genau. „Wir haben eine große klassische Reaktion aus einem kleinen Quanteneffekt gezeigt“, sagt Professor Jason Twamley.
Praktisches Ziel sind hochpräzise Sensoren, die etwa bei der Suche nach Dunkler Materie und Gravitationswellen helfen könnten. Langfristig wollen die Forschenden ein massives Objekt in eine Quantenüberlagerung bringen, um zu prüfen, ob die Schwerkraft Quantenregeln folgt. Das gelang bisher nur bei mikroskopischen Systemen. „Wir brauchen nur noch eine weitere Größenordnung“, sagt Twamley.