text: Alle Körper fallen gleich schnell - auch in der Quantenwelt
  Alle Körper fallen gleich schnell. Diese altbekannte Folgerung aus der Allgemeinen Relativitätstheorie konnte eine internationale Forschergruppe nun auf Quantensysteme ausweiten. Wie die Wissenschaftler im Fachjournal "Nature Communications" berichten, gilt sie auch für Teilchen, deren Masse gar nicht genau bestimmt ist.
  Das Prinzip ist hinlänglich bekannt und geht eigentlich auf Galileo Galilei zurück. Bereits im 16. Jahrhundert hat das italienische Allroundgenie eindeutig festgestellt, dass auf alle Gegenstände die gleiche Erdbeschleunigung wirkt.
  Heute wird dieser Zusammenhang an den Schulen meist anhand einer Glasröhre demonstriert: Ist der Luftwiderstand durch Evakuieren der Rohre erst eliminiert, werden die darin befindliche Feder und der Stein gleich schnell Richtung Erde beschleunigt - unabhängig von der jeweiligen Masse.
  Im Rahmen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie wird diese Gesetzmässigkeit als "Schwaches Äquivalenzprinzip" bezeichnet und kann, wie die gesamte Theorie selbst, als bereits unzählige Male bestätigte Tatsache betrachtet werden - allerdings nur in der makroskopischen Welt und für wohldefinierte Massen.
  Wenn ultrakalte Atome fallen
  In der Welt des winzig Kleinen dagegen gelten die Gesetze der Quantenmechanik und die widerspruchslose Zusammenführung dieser beiden Theorien gilt nach wie vor als eine der grössten Herausforderungen der modernen Physik.
  "Wir wollten wissen, ob Einsteins Prinzip auch für Quantensysteme gilt", erklärt einer der Autoren der aktuellen Studie, Caslav Brukner von der Fakultät für Physik der Universität Wien und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gegenüber der Nachrichtenagentur APA. "Und zwar speziell für Teilchen, deren Masse nicht genau bestimmt ist." Um der Frage nachzugehen, führten die Forscher Experimente durch, in denen sie den freien Fall ultrakalter Rubidiumatome beobachteten.
  Dabei versetzten sie die Atome in einen sogenannten Überlagerungszustand. Dieser Effekt beruht darauf, dass ein quantenmechanisches System, in diesem Fall ein Atom, gleichzeitig in verschiedenen Zuständen mit unterschiedlichen Energien existieren kann. Gemäss Einsteins berühmter Formel E=mc2 hat es in diesem Fall auch gleichzeitig zwei verschiedene Massen oder anders ausgedrückt: Seine Masse ist nicht wohl definiert.
  In ihren Experimenten verglichen die Forscher derartig präparierte Atome direkt mit solchen, deren Energie und Masse eindeutig definiert waren - und konnten trotz hoher Genauigkeit der Messung keinen Unterschied im freien Fall feststellen.
  "Ich persönlich habe dieses Ergebnis erwartet", sagt Brukner. "Dennoch war es wichtig, das Experiment zu machen." Nur so könne man feststellen, wie weit man Relativitätstheorie und Quantenmechanik ausweiten kann.