Hallo

Hier meine kurze Erklärung zum superluminaren Tunneln. Hierzu gab es ja eine Menge Zeitungsberichte von wegen Verletzung der Kausalität und es wäre Überlichtgeschwindigkeit gemessen worden. Häufig wird alles einfach so dargestellt, als schicke man an dem einen Ende ein Signal rein und das käme dann schneller als Licht, auf dem anderen Ende wieder raus. Das ist aber ein viel zu grobe Darstellung.

Es handelt sich nicht einfach um das verschicken von Signalen, sondern es tritt ein Effekt aus der Quantenmechanik auf: Der Tunneleffekt. Wenn eine elektromagnetische Welle gegen eine Art Barriere/Sperre stößt, die mehr Energie hat, als die Welle selbst, dann kommt es nach den klassischen Theorien einfach nicht durch die Barriere. Das ist wie, wenn man gegen eine Wand rennt, die Wand kann aber mehr Kraft aushalten, wie man selbst aufbringen kann. In der Quantenmechanik kommt es aber zum recht seltsamen Tunneleffekt. Einfach gesagt, die Welle kommt doch durch. Ein großer Teil wird zwar reflektiert, aber ein kleiner Teil durchtunnelt die Barriere einfach. Im Bild unten hab ich die Barriere lila und die ankommende Welle in rot gemalt. Ein Teil (blau) wird reflektiert und der andere Teil ist durch getunnelt (gelb).

[IMG:http://www.bilder-hochladen.net/files/6k5x-7.jpg]

Bei den Tunnelexperimentn interessiert reflektierte Teil nicht weiter. Nur das ankommende und das durchgetunnelte Signal wird betrachtet. Beim tunneln kommt es zu einer Dämpfung der Welle. Diese Dämpfung ist asymmetrisch, im hintern Teil stärker, als im vorderen. Ich hab hier mal ein Wellenpaket gezeichnet und wie sich das ungefähr von den Proportionen verhält. Blau ist der Teil der Welle, der durchgetunnelt ist und rot, wie sie vorher war. Ich habe bei meinen Zeichnungen insgesamt einen Teil weggelassen, nämlich das es bei der Reflektion zu Indifferenzen kommt. Das ist aber nicht weiter relevant, es verkompliziert die Sache nur und man verliert den Blick für das Wesentliche.
[IMG:http://www.bilder-hochladen.net/files/thumbs/6k5x-4.jpg]

Weiter gehts im nächsten Bild. Man muss sich vorstellen, wie die rote Welle durch auf die Barriere zufliegt und dann ein Teil durchgetunnelt, also am anderen Ende einfach wieder auftaucht und der Rest zurückreflektiert wird. Die Frage war nun, lang braucht das Signal eigentlich für das tunneln. Ich habe daher quasi einen Schnappschuss gemacht, wo die Welle gerade in die Barriere eindringt und das durchtunnelte Signal gerade heraus kommt, auch wieder unter vernachlässigung der Indifferenzen.

[IMG:http://www.bilder-hochladen.net/files/thumbs/6k5x-6.jpg]
Den Fehler den viele gemacht haben, dass sie die Geschwindigkeit der Maximas betrachtet haben. In den Grafiken geht durch die Maximas ein gelber Strich. Da aber die Welle beim tunneln ungleichmäßig gedämpft, hat das zu einer großen Missinterpretation geführt. Auch die Geschwindigkeit des Schwerpunktes hat zu einer Missinterpretation geführt. Unter anderem, die Welle sei schneller als Licht und kommt schon vorher an, wie sie losgeschickt wurde. Wenn man beide vorhergehenden Bilder überlagert, sieht man sofort, dass das ein Fehler ist. Durch die ungleichmäßige Dämpfung verschiebt sich das Maxima. Sollte man nur die Maximas betrachten kommt man zu solchen Fehlschlüssen, die ja vor kurzen auch ziemlich öffentlich diskutiert wurden. Man muss halt, das Wellenpaket als ganzes betrachten, das nennt man Gruppengeschwindigkeit. Ich habe unten nochmal die Bilder überlagert, ich hoffe dann wird deutlich was ich meine.
[IMG:http://www.bilder-hochladen.net/files/thumbs/6k5x-5.jpg]

Tatsächlich hat dieses Experiment dazu geführt, das man eine weitere Geschwindigkeitsdefinition einführen musste. Die Informationsübertragungsgeschwindigkeit, die ist bei Wellen gegeben durch die Frontgeschwindigkeit. Man betrachtet anstatt irgendwelche Maximas, den vordersten Teil der Welle, ich denke es leuchtet von selbst ein, das der vorderste Teil die Geschwindigkeit bestimmt, mit der Informationen übertragen werden.

Alles ein bißchen ernüchternt, denn jetzt kann ich mir nicht die Lottozahlen von morgen zu faxen, mich dann so über den Gewinn freuen, das ich vergesse, das Fax abzusenden. Naja, ich hab das ganze frei von Mathematik gehalten, dadurch wird es zwar etwas schwammig, aber ich hoffe verständlich. Bilder sind alle von mir, weil ich keine anständige Populärwissenschaftliche Erklärung gefunden habe.

Wer sich näher einlesen will, hier habe ich einer der vollständigsten Überblicke über den Verlauf der ganzen Debatte gefunden.

Gruß

Ja, inzwischen schon. Das war mal anders, anfangs war ja gerade er derjenige, der eine Verletzung der Kausalität gesehen hat. Nun aber nicht mehr: Heitmann, W. und G. Nimtz 1994: "On causality proofs of superluminal barrier traversal of frequency band limited wave packets" in Phys. Lett. A 196, S. 154-158.

Für Möchtegernphysiker spielt das aber keine Rolle und es wird ungemein gerne, nur die anfängliche Fehlinterpretation von Nimtz beziehen.So wird dann ein hochinteressante Experiment zur Desinformation ausgebeutet und sich völlig zu unrecht mit den Namen guter Experimentatoren geschmückt. Im Netz finden sich noch haufenweise solcher Gerüchte....

Gefragt habe ich ihn nicht, ich habe nur die ganze Debatte mitverfolgt und alles wichtige, bezüglich Abraxas Frage zusammengefasst. Es wurde ja sehr viel dazu veröffentlicht.

Gruß