Ein Team von Physikern hat erstmals die Bell-Ungleichung verletzt, indem es nicht innere Zustände, sondern Impulszustände – also mit Bewegung verbundene Zustände – massiver Teilchen verwendete. An dem Experiment waren Paare von impulsverschränkten metastabilen Heliumatomen beteiligt, die in einem Materiewellen-Interferometer gesteuert wurden. Das Ergebnis S = 2,52 ± 0,17 übertraf die klassische Grenze 2 um drei Standardabweichungen.
Die Arbeit wurde von Forschern der Australian National University durchgeführt: J. S. Atreya, S. Kannan, S. S. Hodgman und Kollegen. Sie erzeugten Paare von Helium-4-Atomen im metastabilen Zustand durch s-Wellen-Stöße in einem ultrakalten Gas. Anschließend wurden die Paare getrennt und ihre Trajektorien mittels kohärenter Materiewellen-Interferometrie manipuliert – einem Analogon zum optischen Interferometer, jedoch für Atome.
Der entscheidende Punkt: Impulsverschränkung bedeutet, dass die Messung der Geschwindigkeit eines Atoms sofort die Geschwindigkeit des zweiten bestimmt, unabhängig von der Entfernung. Dies ist nicht nur eine Korrelation, sondern echte Nichtlokalität im Impulsraum. Stellen Sie sich zwei Bälle vor, die in entgegengesetzte Richtungen davonfliegen: Wenn einer plötzlich eine Richtung „wählt“, passt sich der andere sofort an, obwohl kein Signal zwischen ihnen hätte übertragen werden können.
Das Experiment schloss ein langjähriges Ziel der Quantenatomoptik ab – Bell-Tests von Photonen und Spins auf äußere Freiheitsgrade massiver Teilchen zu übertragen. Zuvor wurden solche Tests nur mit inneren Zuständen von Atomen oder mit leichten Photonen durchgeführt. Nun wurde die Ungleichung genau für die Bewegung schwerer Objekte verletzt.
Dies eröffnet den Weg zur Untersuchung der Quantennichtlokalität im Gravitationsfeld. Massive Teilchen spüren die Gravitation stärker, daher ist der nächste Schritt zu prüfen, wie die Gravitation die Impulsverschränkung beeinflusst. Laut einem Preprint, veröffentlicht am 2. September 2026 auf arXiv, legt die Arbeit das Fundament für zukünftige Experimente an der Schnittstelle von Quantenmechanik und allgemeiner Relativitätstheorie.
Die mit einem Materiewellen-Interferometer erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Quantennichtlokalität nicht auf die mikroskopische Welt leichter Teilchen beschränkt ist. Auch massive Atome gehorchen denselben seltsamen Regeln, und dies ist nun direkt bewiesen.
