Quantentunneln: Die Physik-Nobelpreisgewinner und ihre bahnbrechende Forschung

Die Nobelpreise würdigen teilweise komplexe Themen – und der Preis in der Kategorie Physik ist in dieser Hinsicht oft die Königsdisziplin. Der diesjährige ist ein gutes Beispiel dafür: Die Auserwählten John Clarke (Großbritannien), Michel Devoret (Frankreich) und John Martinis (USA) teilen sich die Auszeichnung für ihre wegweisende Forschung zur Quantenmechanik.

Falls Sie sich über Quantenphysik wundern, hier sind fünf Nobelpreis-Fakten, die Ihnen helfen könnten.

Komplexe Materie, die ein Deutscher begründete 

Es ist 2025 100 Jahre her, dass der Deutsche Werner Heisenberg die ersten Grundlagen für die Quantenmechanik veröffentlichte – dafür erhielt er zusammen mit zwei weiteren klugen Köpfen übrigens den Physik-Nobelpreis für 1932.

Was geht mich das an?

Eine ganze Menge. «Es gibt heute keine fortschrittliche Technologie, die nicht auf Quantenmechanik und Quantenphysik beruht, zum Beispiel Mobiltelefone, Computer, Kameras und die Glasfaserkabel, die unsere Welt verbinden», sagte der Vorsitzende des zuständigen Nobelkomitees, Olle Eriksson. Die Quantenmechanik sei «die Grundlage aller digitalen Technologien». Transistoren in Computer-Mikrochips seien ein Beispiel für eine Quantentechnologie, die uns umgibt.

Tunneln gibt es nicht nur beim Fußball

Tunnel gibt es nicht nur im Fußball, sondern auch in der Quantenmechanik. Als Dank an alle Fußballfans versuchte das Nobelkomitee, die Entdeckung von Clarke, Devoret und Martinis mit Hilfe eines Balls zu erklären: „Normalerweise prallt dieser jedes Mal zurück, wenn man ihn gegen eine Wand wirft“, erklärte ein Mitglied des Komitees, Göran Johansson. Ein einzelnes Teilchen dagegen könne in seiner mikroskopischen Welt manchmal direkt durch eine solche Barriere hindurchgehen und auf der anderen Seite erscheinen, sagte er – also ein bisschen so, als würde ein Ball durch ein Loch im Tor-Netz fliegen.

Und jetzt kommt das Tunneln, auch bekannt als Tunnelling, ins Spiel: Die Experimente der Preisträger haben gezeigt, dass ein solches Quantentunneln auch auf makroskopischer Ebene mit vielen Teilchen beobachtet werden kann, sagten die Nobeljuroren. Clarke, Devoret und Martinis schufen einen Stromkreis mit zwei Komponenten, die Strom ohne elektrischen Widerstand leiten können. Dadurch haben sie bewiesen, dass die seltsamen Eigenschaften der Quantenwelt in einem handlichen System erfahrbar sind.

Nobels erste Kategorie

Die Nobelpreise stammen vom Dynamit-Erfinder und Stifter Alfred Nobel (1833-1896). Vor seinem Tod legte der Schwede in seinem Testament fest, dass diejenigen geehrt werden sollen, die der Menschheit im vergangenen Jahr in den verschiedenen Preiskategorien den größten Nutzen gebracht haben – und die Physik schien ihm dabei besonders wichtig zu sein: Diese Kategorie war tatsächlich die erste, die Nobel erwähnte.

Mal wieder keine Frau

Der Physik-Nobelpreis wird oft an mehrere Preisträger gleichzeitig verliehen, aber Frauen sind besonders selten vertreten: Seit der ersten Verleihung im Jahr 1901 waren nur fünf Forscherinnen unter den insgesamt 229 Preisträgern in dieser Kategorie, wovon jedoch drei allein in den letzten sieben Jahren waren: Marie Curie (1903), Maria Goeppert-Mayer (1963), Donna Strickland (2018), Andrea Ghez (2020) und Anne L’Huillier (2023) teilten sich den Preis jeweils mit zwei weiteren Preisträgern.