Wege in die Quantendimension – Die Cornu-Spirale

Wenn das Photon von A durch einen leeren Raum geschickt wird und bei B ankommt, wissen wir nicht, auf welchem Weg es nach B gelangt ist.

Wir können aber ermitteln, ob es für bestimmte Wege eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt.

Dazu schauen wir uns eine Auswahl von 11 möglichen Wegen an. Es wird deutlich, dass die Wege vom direkten, geraden Weg in der Mitte nach außen hin länger werden. Demzufolge verschiebt sich die Phase von der Mitte nach außen immer weiter.

Wir erhalten durch die Vektorsumme über alle Zeiger die sogenannte Cornu-Spirale.
Der resultierende rote Zeiger entspricht der Amplitude für den Übergang von Punkt A zu Punkt B. Das Betragsquadrat aus dieser Amplitude ergibt dann das Betragsquadrat für die Wahrscheinlichkeit, das Photon am Punkt B zu detektieren, wenn es von Punkt A in Richtung B angeschickt wurde.

Anhand unserer 11 Zeiger sehen wir, dass der direkte, gerade Weg und die direkt angrenzenden Pfade am meisten zum resultierenden roten Zeiger beitragen.

Die Beiträge der anderen Wege löschen sich gegenseitig aus.

Mit Hilfe der Cornu-Spirale können auch alle weiteren Interferenzmuster darstellen, die Photonen erzeugen können. Steht zum Beispiel ein Einfach- oder Doppelspalt als Streuzentrum im Raum, wird ein Teil der möglichen Wege zwischen Punkt A und Punkt B abgeschnitten. So werden plötzlich andere Beiträge aus der Cornu-Spirale relevant, die sich dann nicht mehr gegenseitig aufheben.