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Photonen (und eigentlich alle Teilchen) sind also gleichzeitig Wellen und Teilchen? Und verstehen kann man das nicht, nur akzeptieren? Und irgendwie haben Elektronen etwas das man Spin nennt und das magnetisch wechselwirkt? Akzeptiert man auch am besten, vorstellen geht nicht richtig. Na, also wer jetzt schon denkt, Physik ist echt ganz schön obskur, der hat zwar recht, aber trotzdem hat ihm Randy Bachmann etwas dazu zu sagen:

Es geht nämlich noch viel besser: Wie wäre es, wenn man eine theoretische Konstruktion auch messen kann (die man übrigens - wer hätte es gedacht - am besten einfach so akzeptiert, weil sie eben gut funktioniert)?
Wenn wir vorne loslegen, müssen wir bei Heisenberg und seiner Unschärferelation anfangen. Die besagt nämlich, dass man nicht Ort und Impuls eines Teilchen gleichzeitig mit beliebiger Genauigkeit messen kann. Vielmehr gibt es eine Obergrenze für das Produkt der Genauigkeiten. Hätt ich mich jetzt mal um ein LaTeX-Plugin gekümmert würde ich es als Formel schreiben, aber es ist ja auch egal. Genauso kann man nicht Energie und Lebensdauer eines Teilchens beliebig genau bestimmen.
Und packt man das jetzt andersrum an, dann erhält man daraus das wichtigste Kosntrukt für die Quantenphysik: das virtuelle Teilchen. Denken wir uns mal, es erscheint - puff - aus dem Nichts ein Teilchen mit einer festgelegten Energie, z.B. ein Photon. Dann sagt die Heisenberg’sche Unschärferelation, dass man die Lebensdauer nur bis auf eine bestimmte Genauigkeit hin bestimmen kann, zumal wir ja die Energie ziemlich genau kennen wollen. Verschwindet das Teilchen jetzt - puff - nach sehr kurzer Zeit wieder, einem kürzeren Zeitraum als wir überhaupt beobachten können und dürfen, dann ist die knallharte Folgerung aus der Unschärfe: Das ist erlaubt! Heilige Energieerhaltung! Für die Christen dort draußen: Wenn Gott einen Lidschlag macht, und das Teilchen erscheint und verschwindet während dem Augenblick den seine Augen zu sind, dann ist das erlaubt.

Und ja - das kann man messen. Theoretisch vorhergesagt wurde es bereits 1948 von Hendrik Casimir, nachgewiesen erst knapp 50 Jahre später, denn wir reden von sehr kleinen Längenskalen, im Nanometer-Bereich. Wir uns ja schon daran gewöhnt dass so ein virtuelles Teilchen natürlich auch eine Welle darstellt, und so eine Welle die muss ja auch erstmal in unseren Raum passen, denn nur wenn eine ganze Wellenlänge reinpasst darf das Teilchen erscheinen. Prinzipiell kein Problem, außer wir gehen zu ganz kleinen Skalen. Sichtbares Licht z.B., das hat eine Wellenlänge zwischen 400 und 750 nm. Man stelle sich nur vor, man bringt zwei Platten ganz nahe zusammen, z.B. bis auf 100 nm. Wir steigen ja ins Nanozeitalter ein, da ist das nicht nur möglich, sondern wird auch zunehmend eine Angelegenheit die man bedenken muss! Sind unsere Platten nun so nahe zusammengeschoben, dann passt kein Photon sichtbaren Lichtes mehr dazwischen. Und da eigentlich ständig unzählbare Mengen an virtuellen Teilchen auftauchen und ganz kurz rumschwirren, fehlen dann einfach ein paar Teilchen. Das heißt - außerhalb der Platte treffen mehr virtuellen Teilchen bei ihrer kurzen Rumschwirrerei gegen die Platte als innen, das erzeugt eine Kraft (bzw. eine Druckdifferenz!) von außen gegen die Platte, die man Casimir-Kraft nennt. Tatsächlich - mit ganz empfindlichen Drehpendeln konnte Stephen Lamoreaux 1996 in Washington diese Kraft nachweisen.

Buchstäblich aus dem Nichts taucht also ein Effekt auf, der in Zukunft Auswirkungen haben kann auf nanotechnische Geräte. Forscher der Universität Florida haben jetzt untersucht, ob man durch eine Veränderung der Oberfläche der Platten die Casimir-Kraft reduzieren kann. Mit einer kammartigen Oberfläche konnten sie eine Reduzierung um 30-40% erreichen, die unter dem erwarteten Wert von 50% lag.
Wie stellen sich diese Leute vor? Hallo, ich forsche an Oberflächen! Wofür? Für Nichts!