Geometrische Phasen sind auch unter dem Namen Berry Phasen (nach dem "Entdecker"
Michael V. Berry, einem englischen Physiker) seit 1984 bekannt und beschreiben
eine ganz kuriose Eigenschaft von Quantensystemen. Es ist dabei möglich,
dass ein Objekt seine Eigenschaften ändert, obwohl an ihm keinerlei (aktive)
Veränderung vorgenommen worden ist. Das kann man sich folgendermaßen vorstellen.
Ein Mensch marschiert entlang eines geschlossenen Kreises, der ihn wieder an
seinen Ausgangsort zurückführt. Man erwartet, dass dieser ("klassische")
Mensch, vorausgesetzt, er blickt immer in Bewegungsrichtung und vollführt
keinerlei Drehungen um die eigene Achse, am Ende des Durchlaufs mit dem Gesicht
wieder in dieselbe Richtung blickt wie zu Beginn. In der Quantenmechanik zeigt
sich allerdings, dass das nicht unbedingt stimmen muss, wenn gewisse Voraussetzungen
erfüllt sind. Der "quantenmechanische" Mensch blickt erst wieder in die
gleiche Richtung, wenn er zum Beispiel den Kreis zwei Mal durchwandert hat,
obwohl er den Kreis mit genau den gleichen Vorschriften durchschritten hat wie
der "klassische" Mensch. In diesem Fall ist es allerdings besser, von Quantensystemen
denn von Menschen zu sprechen, da auf makroskopische Objekte wie Menschen die
Quantenmechanik nicht unmittelbar anwendbar ist.
In meiner Dissertation beschäftige ich mich mit einem derzeit sehr aktuellen
Schwerpunkt in der Quantentheorie: der Verschränkung. Dabei handelt es
sich wieder um einen kuriosen Effekt, der zwei (oder mehrere) Teilchen, die
durch große Distanzen räumlich getrennt sind, trotzdem miteinander in Verbindung
treten lässt. Die Teilchen stehen sozusagen in "telepathischem" Kontakt
und wissen immer alles voneinander. Mit dieser "telepathischen" Eigenschaft
der Verschränkung lassen sich dann solche Dinge wie Teleportation oder
Kryptographie bewerkstelligen, und auch für den zukünftigen Quantencomputer
wird Verschränkung eine wichtige Rolle spielen.
Wissenschaftliche Laufbahn:Katharina Durstberger und die Physik:(Der folgende Text basiert auf einem Interview, das im Mai 2002 geführt wurde)
Wie sind Sie zur Physik gekommen?
Ursprünglich habe ich mich für Astronomie interessiert. Es ist so toll, wenn du am Abend rausgehst und schaust dir den Sternenhimmel an. Und dann wollte ich wissen, was dahintersteckt: Wie schaut ein Stern aus, wie entwickelt er sich. Über die Astronomie kommt man zur Kosmologie und von da zur Teichchenphysik: Wie hat das Ganze angefangen, wie schauen die kleinsten Bestandteile aus? Ich habe begonnen, Astronomie zu studieren und Physik als zweites Standbein dazugenommen - bin dann aber bei der Physik hängen geblieben.
Welche Fähigkeiten haben Sie mitgebracht - was mussten Sie sich erarbeiten?
Also ich würde sagen, Kreativität muss schon vorhanden sein. Was man sich natürlich aneignen muss, ist die Mathematik. Besonders in der Theoretischen Physik, weil man da ja hauptsächlich mit mathematischen Formeln arbeitet. Bei der Experimentalphysik muss man sich das Geschick aneignen, mit einer Apparatur zurechtzukommen.
Nach welchem Motto leben Sie?
Man soll sich nicht entmutigen lassen, auch wenn es während des Studiums Hürden gibt, die auf den ersten Blick unüberwindbar erscheinen. Einfach neugierig sein und Neues entdecken, sich Neues aneignen wollen, immer offen sein für neue Sachen. Das Leben genießen und versuchen, in Frieden und Harmonie zu leben.
Wie erging es Ihnen während des Studiums?
Es ist sicher eine gewöhnungsbedürftige Sache, wenn man von der reinen Schulphysik oder Schulmathematik auf den Uni-Betrieb umsteigt. Glücklicherweise konnte mein Professor bei der Einführungsvorlesung seine eigene Begeisterung vermitteln. Ja, da hat man gemerkt, da war einfach der Funke da. Das nächste großartige Aha-Erlebnis waren die Theorie-Vorlesungen - das war wieder eine ganz andere Art zu denken und ich habe gelernt, Physik von Grund auf zu strukturieren. Man fängt mit elementaren Sachen an, entwickelt eine Theorie und erhält experimentell überprüfbare Phänomene. Das war dann auch der Grund für den Entschluss, in der Theoretischen Physik zu bleiben.
Wie sind Sie zu Ihrem derzeitigen Arbeitsgebiet gekommen? Wie waren Ihre ersten Erfahrungen mit der Wissenschaft?
Quantenmechanik hat mich schon vor und während des Studiums fasziniert. Die Vorlesungen von Prof.Bertlmann haben mich dann besonders angesprochen. Da hat sowohl das fachliche als auch das persönliche Umfeld gestimmt. So habe ich meine Diplomarbeit bei ihm geschrieben. Bei der Diplomarbeit lernt man, was es wirklich heißt, wissenschaftlich zu arbeiten. Man lernt, selbstständig zu denken, eigene Theorien zu entwickeln und diese durchzudenken - das setzt sich dann im Doktorat fort. Für mich war es auch ganz wichtig und interessant, Leuten persönlich zu begegnen, die ich vorher nur aus Publikationen gekannt habe. Nun, wo ich beginne, an meiner Dissertation zu arbeiten, freut es mich auch besonders, dass dabei eine so intensive Zusammenarbeit mit Beatrix Hiesmayr zu Stande gekommen ist.
"Ich ganz persönlich"
Grundsätzlich kann man sagen, dass ich mein Hobby zu meinem Beruf machen konnte, was toll ist. Ansonsten gehe ich gerne tanzen, spiele Geige und Bratsche und neuerdings auch Didgeridoo - das ist total entspannend. Gekommen bin ich dazu übrigens über mein Interesse für Australien.
Welchen Rat würden Sie Mädchen oder Frauen mitgeben auf den Weg, wenn sie Physik studieren wollen?
Lasst euch nicht entmutigen! Als Frau in einer Männergesellschaft zu arbeiten, macht überhaupt nichts. Man soll sich nicht unterkriegen lassen und nicht versuchen, sich den Männern unterzuordnen.
Das Interview führten Mag. Natascha Riahi und Irene Brunner
Projektleitung: Mag. Helga Stadler