Quantenphysiker der ETH Zürich haben zum ersten Mal das Nichts gemessen

Im interstellaren Weltraum, zwischen Sternen und Planeten, herrscht das Nichts. Durch die Gravitationskraft werden die Moleküle aus dem Raum gesaugt und zurück bleibt eine Leere, die man in der Physik ein Vakuum nennt.Dieses Vakuum ist aber nicht wirklich leer, zumindest nicht nach den Gesetzen der Quantenphysik. Denn dort, wo wir mit dem bloßen Auge das Nichts vermuten, treten sogenannte Vakuum-Fluktuationen auf. Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich ist es nun erstmals gelungen, sie zu charakterisieren.Im „Nichts“ treten Vakuum-Fluktuationen aufVakuum-Fluktuationen sind kleine Ausschläge, zum Beispiel eines elektromagnetischen Felds, die über die Zeit im Durchschnitt Null ergeben, für einen kurzen Moment aber davon abweichen können. Bisher erschien es allerdings fast unmöglich, die Fluktuationen direkt zu messen, erklärt Ileana-Cristina Benea-Chelmus, eine der beteiligten ETH-Forscherinnen, in einer Pressemeldung der Universität: „Herkömmliche Detektoren zum Beispiel für Licht, wie etwa Photodioden, basieren darauf, dass Lichtteilchen – und damit Energie – vom Detektor absorbiert werden. Aus dem Vakuum aber, das den niedrigsten Energiezustand eines physikalischen Systems darstellt, kann keine Energie mehr entnommen werden.”Phänomen ist extrem schwer zu messenUm das Problem zu umgehen, setzten die Forscher auf einen elektro-optischen Nachweis. Dazu benutzten sie einen Detektor aus extrem kaltem Kristall, durch den sie an zwei verschiedenen Punkten zeitversetzt zwei sehr kurze Laserpulse (einen Bruchteil einer Billionstel Sekunde lang) jagten. Durch den Vergleich der zwei Laserpulse konnte das Team herausfinden, wie sich der leere Raum zwischen den Atomen des Kristalls auf das Licht auswirkt und so Rückschlüse auf die Vakuum-Fluktuationen des elektromagnetischen Feldes ziehen.Lest auch: Ein Foto zeigt das erste Schwarze Loch, das die Menschheit je gesehen hat — es bestätigt Einsteins wichtigste Theorie„Trotzdem ist das gemessene Signal wirklich winzig und wir mussten unsere experimentellen Fähigkeiten der Messung kleinster Felder schon bis zum äussersten ausreizen, sagte Jérôme Faist, Professor am Institut für Quantenelektronik der ETH Zürich.Die gemessene Frequenz elektromagnetischer Fluktuationen lag im Terahertz-Bereich, also bei einigen Billionen Schwingungen pro Sekunde.