Wittgenstein-Preis geht an Quantenphysiker Markus Aspelmeyer

Der Quantenphysiker Markus Aspelmeyer erhält den Wittgenstein-Preis 2026 des Wissenschaftsfonds FWF. Mit zwei Mio. Euro ist der “Austro-Nobelpreis” die höchstdotierte Wissenschaftsauszeichnung des Landes. Aspelmeyer arbeitet an der Uni Wien und der ÖAW an der Schnittstelle von Gravitation und Quantenphysik. Die Auszeichnung wurde Mittwochabend in Wien gleichzeitig mit den mit bis zu einer Mio. Euro dotierten FWF-ASTRA-Preisen verliehen, die an 18 talentierte Postdocs gehen.

Die vom FWF eingesetzte internationale Jury will mit dem Wittgenstein-Preis nicht nur die “herausragende wissenschaftliche Karriere” Aspelmeyers auszeichnen. Sie sieht in der Zuerkennung des Preises auch “eine Investition in eines der ambitioniertesten Vorhaben in der modernen Physik, das Österreichs erfolgreiche Tradition in der Quantenforschung um ein weiteres vielversprechendes Kapitel bereichert”.

“Eine der tiefgreifendsten Fragen der Physik”

Die Ambitionen des 52-jährigen Professors an der Universität Wien und Direktors des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) Wien der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) betreffen laut Jury “eine der tiefgreifendsten Fragen der Physik: Kann die Schwerkraft selbst quantenmechanische Eigenschaften besitzen?” Gelinge dieser Nachweis, “könnte dies unser Verständnis der Natur grundlegend verändern – vergleichbar mit den Experimenten zur Quantenverschränkung, die 2022 mit dem Physiknobelpreis (u.a. an Anton Zeilinger, Anm.) gewürdigt wurden”.

Hintergrund ist die Tatsache, dass sich “Quantentheorie und Einsteinsche Gravitationstheorie gegenseitig ausschließen”, erklärte Aspelmeyer im Gespräch mit der APA. Beide Theorien funktionieren in ihren jeweiligen Bereichen hervorragend und sind unzählige Male experimentell bestätigt. Der Grund für den Widerspruch zwischen den beiden Theorien ist, dass “die Gravitationstheorie nichts mit einer Beobachterabhängigkeit der Quantenwelt anfangen kann”. Laut Einstein erzeugt jede Masse eine Krümmung der Raumzeit. Die Quantenphysik lässt dagegen Phänomene zu, bei denen sich Objekte so verhalten, als ob sie an zwei Orten gleichzeitig wären, ein sogenannter Überlagerungszustand (“Superposition”).

Sollte man die Grundgesetze der Quantenphysik auch auf die Gravitation anwenden können, gäbe es auch für die Raumzeitkrümmung eine solche Superposition. “Und das widerspricht der Grundannahme der Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie”, so der Physiker.

Lässt sich Quantengravitation beobachten?

Die Frage ist also, ob es eine Quantengravitation gibt. Laut Aspelmeyer “auf dem Papier durchaus. Das Problem ist, spielt die Natur da mit?”, lässt sich also diese Quantengravitation im Experiment beobachten. Dem nähert sich Aspelmeyer mit seinem Team von zwei Seiten: Einerseits wollen sie wissen, wie klein man ein Objekt machen kann, sodass man sein Gravitationsfeld immer noch messen kann. Andererseits versuchen sie, an immer massiveren Objekten Quantenverhalten zu beobachten.

Das Ziel, Quantenphänomene an immer größeren Objekten zu beobachten, verfolgte er zunächst erfolgreich anhand mechanischer Schwingungen von mikroskopisch kleinen, mittels Laser nahe dem absoluten Nullpunkt (minus 273,15 Grad Celsius) gekühlten schwingenden Balken aus Silizium. Seit einigen Jahren werden diese “Sprungbretter” von Experimenten mit Glaskügelchen abgelöst, hundertmal kleiner als ein Sandkorn, aber immer noch aus einigen hundert Millionen Atomen bestehend. Mittels Laser werden sie im Vakuum im Schweben gehalten und gleichzeitig so gekühlt, dass ihre Bewegungsenergie minus 273 Grad Celsius entspricht und sie Quanteneigenschaften zeigen.

Kleinste jemals bestimmte Gravitationskraft gemessen

Beim Ziel der Verkleinerung gelang dem Team um Aspelmeyer 2021 ein Rekord: Sie konnten damals die kleinste jemals bestimmte Gravitationskraft messen. Es handelte sich um die Anziehungskraft eines 90 Milligramm schweren Goldkügelchens, das etwa so schwer ist wie ein Marienkäfer und andere Objekte mit einer Beschleunigung anzieht, die 30 Milliarden Mal kleiner ist als jene der Erde.

2020 hat Aspelmeyer gemeinsam mit Innsbrucker und Zürcher Kollegen einen mit 13 Mio. Euro dotierten “Synergy Grant” des Europäischen Forschungsrats ERC erhalten, um Überlagerungszustände an die äußerste Grenze zu treiben: Ein aus Milliarden von Atomen bestehender Festkörper soll an zwei Orten gleichzeitig positioniert werden.

Bis zur Quantengravitation ist dann noch immer ein weiter Weg: “Wenn wir im Quantenbereich die Größe verhundertfachen können und im Gravitationsbereich ebenso um den Faktor 100 verkleinern können, dann sind wir am Ziel”, so Aspelmeyer. Wann das der Fall sein wird, weiß er genau: “In 17 Jahren – weil vorher ist es unrealistisch, und länger kann es aufgrund des europäischen Systems der Zwangspensionierung nicht dauern, weil ich dann in Pension gehen muss”, so der Physiker mit Augenzwinkern.

“Riesiger Motivationsschub”

Der aus Bayern stammende Physiker, der 2002 als Postdoc von München zur Gruppe Anton Zeilinger an die Uni Wien wechselte, hebt seine Doppelrolle als Uni-Professor und Leiter eines ÖAW-Instituts hervor, die es ihm ermöglicht, solch langfristige Forschungsprojekte anzugehen. Auch die zwei Mio. Euro des Wittgenstein-Preises will Aspelmeyer den Arbeiten an der Schnittstelle von Quantenphysik und Gravitation widmen, “weil das so ein langfristiges Unterfangen ist”. Der Preis sei ein “riesiger Motivationsschub und eine Auszeichnung für sein ganzes Team”, das er mit dem Preisgeld auch entsprechend ausbauen will.

Große Vorteile wird auch das im Campus Altes AKH geplante Gebäude für Quantenforschung der Uni Wien bieten, das laut Aspelmeyer ab 2028 absolut erschütterungs- und störungsfreie Labors für die zunehmend präziseren Experimente bieten soll. Denn am derzeitigen Standort der Physik in der Boltzmanngasse in Wien-Alsergrund sorgen Straßenbahnen und Verkehr für massive Störungen, die durch eine neue U-Bahnlinie noch verschärft werden.

Einstein wäre nicht mehr das Maß aller Dinge

Der Physiker ist jedenfalls überzeugt, dass die Gravitation den Gesetzen der Quantenphysik folgt. “Alles andere würde mich bis ins Mark erschüttern.” Was wäre die Konsequenz? “Wir würden damit wissen, dass die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie nicht das Maß aller Dinge ist und die Quantentheorie tatsächlich das übergeordnete Prinzip ist.”

Für FWF-Präsident Christof Gattringer sind Aspelmeyers Experimente “extrem herausfordernd” und das Team des Physikers verschiebe immer wieder die Grenzen des technisch Machbaren. Die Auszeichnung unterstreiche “die weltweite Vorreiterrolle Österreichs im Bereich der Quantenforschung”. Gratulationen kamen auch von Wissenschaftsministerin Eva-Maria Holzleitner (SPÖ), ÖAW-Präsident Heinz Faßmann und Uni Wien-Rektor Sebastian Schütze.

(S E R V I C E – Website Aspelmeyer-Gruppe: ; Website FWF: )