Quantenphysik leicht gemacht: Blitzschnell ein vollumfassendes Basiswissen aneigenen und die Materie im Handumdrehen begreifen - inkl. Quanten Wissenstest E-Book

Clemens Salie

• Herausgeber: Psiana Verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 147

Beschreibung

Quantenphysik leicht gemacht: Tauchen Sie ein in die spannende Welt der kleinsten Teilchen und erlangen Sie faszinierende Erkenntnisse über die Grundlagen aller Existenz Dinge, die an mehreren Orten gleichzeitig sind? Katzen, die zum selben Zeitpunkt tot und lebendig sind? Wenn absurd anmutende Dinge tatsächlich Realität werden, dann sind Sie in der Welt der Quantenphysik angekommen – und welch faszinierende, spannende und atemberaubende Geheimnisse diese bereithält, entdecken Sie in diesem Buch! Die Quantenphysik befasst sich mit den kleinsten Bausteinen der Materie, deren Dimensionen die menschliche Vorstellungskraft übersteigen. Noch dazu erscheint ihr Verhalten dem Verstand zunächst irrational, doch ohne diese physikalischen Gesetze wäre unsere Welt nicht die, die wir kennen. Obwohl es sich dabei um einen hochspezifischen Bereich der Wissenschaft handelt, können auch Nicht-Physiker sich den Mysterien der Quantenphysik annähern, und mit diesem Buch klappt das ganz einfach. Machen Sie sich zunächst mit dem Grundlagenwissen rund um Quanten, Photonen & Co. vertraut und verschaffen Sie sich dank einfach erklärter und laientauglich aufbereiteter Informationen den vollen Durchblick. Anschließend steigen Sie Schritt für Schritt tiefer in die faszinierende Materie ein und setzen sich mit wichtigen Effekten und Gesetzen auseinander: Ob Plancksches Strahlungsgesetz, photoelektrischer Effekt, Heisenbergsche Unschärferelation oder die Frage nach Wahrscheinlichkeiten – hier bringen Sie die wichtigen Aspekte der Quantenphysik in logischen Bezug zueinander und erschließen sich systematisch die entscheidenden Zusammenhänge. Sie sind kein Einstein? Müssen Sie nicht sein! Denn dieses Buch holt Sie genau dort ab, wo Sie stehen, und mit Neugier, Wissensdurst und einer Portion Fantasie erkunden Sie das Universum der Quantenphysik. Basics leicht gemacht: Quanten, Elektronen, Welle-Teilchen-Dualismus, De-Broglie-Gleichung – machen Sie sich in kürzester Zeit fit fürs Fortgeschrittenen-Level. Tiefere Einblicke: Lernen Sie wichtige Versuche, Gesetze, Beweise und Effekte kennen und steigen Sie vertieft in das Thema der Wellenfunktionen ein. Quanten-Profi: Mit Wissen rund um Wahrscheinlichkeiten geht's dann ans Eingemachte und Sie erschließen sich die Welt von Zustandsvektoren, harmonischem Oszillator oder dem Drehimpuls auf Quantenniveau. Prüfen Sie sich: Mit Fragetests am Ende der Kapitel können Sie Ihr Verständnis überprüfen und Wissen dauerhaft abspeichern. Dieses Buch entschlüsselt Ihnen die Rätsel der Quantenphysik und zeigt Ihnen, wie spannend, überraschend und laientauglich die Welt der Physik sein kann. Ob Sie Hobbyphysiker sind, sich schon immer für Quantenphysik interessiert haben oder einfach gerne Neues lernen – hier entdecken Sie faszinierende Zusammenhänge. Also worauf warten Sie noch? Klicken Sie nun auf "Jetzt kaufen mit 1-Click" und finden Sie heraus, was die Welt in ihrem kleinsten Innersten zusammenhält!

Leseprobe

Alle Ratschläge in diesem Buch wurden vom Autor und vom Verlag sorgfältig erwogen und geprüft. Eine Garantie kann dennoch nicht übernommen werden. Eine Haftung des Autors beziehungsweise des Verlags für jegliche Personen-, Sach- und Vermögensschäden ist daher ausgeschlossen.

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Für Fragen und Anregungen:

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Auflage 2024

Inhalt

Vorwort

Teil I: Grundlagenwissen

Grundlegende Definitionen

Bedeutende Grössen und ein kurzer geschichtlicher Abriss der Quantenphysik

Von Quanten, Photonen & Elektronen

Auf einen Blick: Grundlagenwissen Welle-Teilchen-Dualismus

Die De-Broglie-Gleichung

Quantenzahlen

Teil II – Vertiefen Sie Ihr Wissen: Erkenntnisse der Quantenphysik

Die Strahlung schwarzer Körper

Der erste Versuch: Das Wiensche Gesetz

Der zweite Versuch: Das Rayleigh-Jeans-Gesetz

Das Plancksche Strahlungsgesetz

Der Photoelektrische Effekt

Streuung von Licht an Elektronen: Der Compton-Effekt

Das Positron als Beweis? Dirac und die Paarerzeugung

Welle als Teilchen

Die Geburtsstunde des Wirkungsquantums

Welle als Teilchen unter der Lupe: Das Photon

Das Photon als „richtiges“ Teilchen

Und das Fazit: Die Korpuskel-Welle

Teilchen als Welle

Die Heisenbergsche Unschärferelation

Wellenfunktion I: Wellen

Wellenfunktion II: Der Doppelspalt-Versuch

Wellenfunktion III: Wellen in Potenzialen / Wellenpakete

Teil III: Jetzt geht’s ans Eingemachte

Alles rund um Wahrscheinlichkeiten

Zustandsvektoren

Der Hilbertraum

Arbeiten mit Operatoren

Der Harmonische Oszillator

Der Drehimpuls auf Quantenniveau

Im Quantumenia?

Quellenverzeichnis und weiterführende Literatur

Vorwort

Viele Menschen schlagen, wenn sie den Begriff „Quantenphysik“ hören, die Hände über dem Kopf zusammen und kapitulieren bereits, bevor sie auch nur ein einziges Wort über das Thema gelesen haben. Andere beginnen, sich einzulesen, doch wenn es an die Widersprüche der Quantenphysik mit dem gesunden Menschenverstand geht, sind auch sie aus dem Thema raus.

Wer bei dem Thema sein logisches Empfinden ausschalten kann, hat klare Vorteile gegenüber dem, der strikt an den Gesetzen der Natur festhält. Denn hier geht es um Theorien, bei denen sich Objekte an mehreren Orten zugleich aufhalten oder eine Katze zur gleichen Zeit tot, aber auch lebendig sein kann.

Gehen Sie auf die Reise in eine dem normalen Menschen unverständliche Welt. Was Sie bisher über die Naturwissenschaften zu wissen glaubten, vergessen Sie am besten ganz schnell und öffnen Ihren Verstand für neue Erfahrungen. Auf die Quantenphysik müssen Sie sich einlassen wollen, einfach, weil sich ihre Schlussfolgerungen dem gesunden Menschenverstand und unseren Erfahrungen aus dem Alltag entziehen. Dennoch sind aber genau diese unwillkürlich erscheinenden Gesetze die, die bestimmen, wie unsere Welt eigentlich funktioniert. Haben Sie viel Spaß beim Hineinschnuppern und bleiben Sie motiviert!

Teil I: Grundlagenwissen

„Wer verstehen will, was die Welt im Innersten zusammen hält, muss etwas über ihre kleinsten Teilchen wissen.“

- Werner Heisenberg (* 1901, † 1976) -

Die Quantenphysik ist ein faszinierender und für viele oft auch mysteriöser Bereich der Physik, der sich mit den kleinsten Bausteinen der Materie befasst. In der Welt der Quantenphysik gelten andere Regeln als jene, die Sie gewohnt sind. Und das ist auch gut so, denn sonst würden die Menschen und die Welt, wie Sie sie kennen, wahrscheinlich nicht existieren. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Quantenphysik das Verständnis der Naturgesetze verändert hat, da diese in der „Quantenwelt“ nicht gelten.

Die Quantenphysik beschreibt allgemein das Verhalten von Teilchen und Systemen auf kleinster Ebene und führt zu einigen erstaunlichen und manchmal auch paradoxen Phänomenen und Ergebnissen. Die Welt der Quanten ist ein spannendes und komplexes Gebiet, das unser Verständnis der Welt erweitert und zu neuen Technologien und Anwendungen führt – begeben Sie sich also auf die Reise in diese rätselhafte Welt!

Grundlegende Definitionen

Vorab einige wichtige Begriffsdefinitionen, um den Einstieg in die Quantenwelt zu erleichtern. Weitere Definitionen finden Sie innerhalb der Kapitel.

Quanten und Quantisierung: Die Quantisierung gibt vor, dass bestimmte physikalische Größen, wie zum Beispiel Energie, nur in diskreten (= bestimmten) Einheiten existieren können, anstatt kontinuierlich zu variieren. Diese diskreten Einheiten werden als Quanten bezeichnet. Das Wort „Quanten“ stammt vom lateinischen Wort „quantus“, was „wie viel“ oder „so viel“ bedeutet. Es wurde im späten 19. Jahrhundert von dem deutschen Physiker Max Planck verwendet, um die diskreten Energiestufen zu beschreiben, auf denen elektromagnetische Strahlung wie Licht beruht. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Korb mit bunten Kugeln. Ein Quant stellt eine einzelne bunte Kugel in diesem Korb dar. Es ist eine Einheit, die nicht in kleinere Teile aufgeteilt werden kann. Das bedeutet, dass Sie entweder eine ganze Kugel haben oder gar keine, es gibt nichts dazwischen. Sie können sich ein Quant also ganz vereinfacht als ein Energiebündel vorstellen.

Durch die Quantisierung, also Aufteilung von Energie in Energiebündel (= Quanten), lassen sich messbare Werte durch mathematische Formeln (also mithilfe der Quantenmechanik) bestimmen, wodurch sich wiederum beispielsweise das Verständnis von Atomen verbessert. Mit der Quantisierung lassen sich daher zum Beispiel die verschiedenen Energieniveaus in einem Atom erklären.

Das Wort „Quantisierung“ leitet sich vom Begriff „Quantum“ ab und bezieht sich auf den Prozess, bei dem eine physikalische Größe in diskrete Werte oder Quanten aufgeteilt wird. Dieser Begriff wurde in der Entwicklung der Quantenmechanik verwendet, um zu beschreiben, wie bestimmte Eigenschaften von Teilchen wie Energie, Drehimpuls und Spin diskrete Werte annehmen können – dazu auch noch mehr im Verlauf dieses Buches. Die „Quantisierung“ kann also als eine Regel angesehen werden, die besagt, dass nur eine bestimmte Anzahl von Kugeln im Korb liegen darf. Zum Beispiel könnte die Regel lauten: Sie können immer nur eine, zwei, drei oder vier Kugeln im Korb haben, aber niemals 1,5 oder 3,7 Kugeln.

In der Welt der Quantenphysik gibt es das gleiche Phänomen mit bestimmten Eigenschaften, wie beispielsweise Energie oder Impuls. Sie können nur bestimmte, feste Werte annehmen, so wie die Kugeln im Korb, es gibt keine Zwischenwerte. Das ist das Konzept der Quantisierung.

Dieses einfache Beispiel soll zeigen, dass in der Quantenwelt alles in festen, diskreten Einheiten existiert, ähnlich wie die Kugeln im Korb. Dieses Konzept ist ein wichtiger Teil der Quantenphysik, die die kleinsten Teilchen und ihre Eigenschaften untersucht.

Quantenphysik: Der Begriff bezieht sich allgemein auf das Teilgebiet der Physik, welches sich mit den Gesetzen und Phänomenen auf (sub-)atomarer Ebene, also der kleinstmöglichen Ebene, befasst. Sie beschäftigt sich zum Beispiel mit der Beschreibung von Naturgesetzen auf atomarer und subatomarer Ebene und den Eigenschaften und Wechselwirkungen von Atomen, Photonen und Elektronen. Mit den aufgestellten Theorien, auf die im Verlauf dieses Ratgebers noch näher eingegangen wird, können jedoch auch Vorhersagen über das Verhalten von weitaus größeren Systemen getroffen werden. Beispiele dafür sind die Halbleiter- und Elektroindustrie, der Magnetismus und die Atom- und Molekülphysik. Die Quantenphysik ist eine revolutionäre wissenschaftliche Disziplin der Physik und umfasst verschiedene Teilbereiche wie die Quantenmechanik und die Quantenfeldtheorie.

Quantenmechanik: Die Quantenmechanik ist im Vergleich zur allgemeinen Quantenphysik eine mathematischeTheorie. Formeln und Theorien, wie beispielsweise die Boltzmann-Verteilung oder die Heisenbergsche Unschärferelation, wurden entwickelt, um Vorhersagen über den Zustand, den Ort, den Impuls und die Energie von Teilchen zu treffen und zu verstehen. Ein wichtiger Aspekt der Quantenmechanik ist beispielsweise die sogenannte Schrödinger-Gleichung, eine der fundamentalen mathematischen Formeln der Quantenmechanik, die Informationen über das Verhalten von Teilchen liefert. Diese wird im Verlauf des Buches genauer erläutert. Zunächst geht es jedoch mit den Grundlagen weiter, um eine Basis für das Verständnis komplexerer Gleichungen und Theorien zu schaffen.

Quantenfeldtheorie: Die Quantenfeldtheorie ist ein weiteres Teilgebiet der Quantenphysik, das sich mit der Beschreibung der Wechselwirkung von Teilchen und Feldern befasst, welche unter anderem auf den Prinzipien der Quantenmechanik basiert.

Quantenfeld: Ein Quantenfeld ist ein mathematisches Konzept in der Quantenphysik, das beschreibt, wie Quantenteilchen und ihre Wechselwirkungen in der Natur auf der subatomaren Ebene auftreten. Es ist eine Erweiterung des Konzepts eines Feldes, das in der klassischen Physik verwendet wird, um die Ausbreitung von Kräften oder Eigenschaften in Raum und Zeit zu beschreiben. Stellen Sie sich vor, das Universum ist wie ein riesiges Orchester, in dem winzige Teilchen wie Musiker spielen. Das Quantenfeld ist wie die unsichtbare Bühne, auf der diese Teilchen ihre Musik – ihre Energie und ihre Kräfte – austauschen. In der Quantenfeldtheorie wird ein Quantenfeld als ein System von unendlich vielen Teilchen beschrieben, die sich in jedem Punkt des Raums und der Zeit befinden können. Diese Teilchen werden auch als „Quantisierungen“ des Feldes bezeichnet und verhalten sich sowohl wie Wellen als auch wie Teilchen. Darauf wird auch in späteren Kapiteln noch näher eingegangen.

Die Einführung dieser Begriffe in die Physik markierte den Beginn einer revolutionären Veränderung in unserer Vorstellung von der Natur auf der mikroskopischen Ebene, was wiederum zu bahnbrechenden technologischen Entwicklungen führte und unser Verständnis der Welt grundlegend veränderte.

Bedeutende Grössen und ein kurzer geschichtlicher Abriss der Quantenphysik

Der Mensch besteht aus etwa einer Billion Zellen. Eine Zelle ist jedoch keine quantenmechanische Einheit mehr. Sie können Zellen und ihre Bestandteile im Mikroskop sehen und ihre Funktionsweise mithilfe von „einfachen“ Naturgesetzen verstehen.

Die Quantenphysik beginnt dort, wo die Dinge nicht mehr greifbar sind, unscharf und unbestimmt werden – dort, wo Dinge anfangen, sich merkwürdig zu verhalten.

Ein Beispiel:

In einem Atom macht der Atomkern über 99 % der Masse aus und ist positiv geladen. Im Atomkern befinden sich die sogenannten Neutronen, welche keine Ladung besitzen, und die positiv geladenen Protonen. Elektronen, welche ebenfalls Bestandteil eines Atoms sind, haben wiederum eine negative Ladung. Diese rasen mit einer enormen Geschwindigkeit um den positiven Atomkern herum – ein Phänomen, das schon sehr lange bekannt ist.

Aber warum tun sie das? Positive und negative Ladungen ziehen sich doch an. Also warum fallen die Elektronen nicht in den Atomkern hinein?

Für solche Ereignisse benötigen Sie eine Theorie oder auch eine physikalische Beschreibung, die erklärt, warum Elektronen, obwohl sie die entgegengesetzte Ladung zum Kern haben, nicht in diesen hineinfallen.

Fragen wie diese und die Beobachtung von anderen Quantenphänomenen, die mit dem damaligen Wissen und den geltenden Naturgesetzen nicht zu erklären waren, führten dazu, dass tiefer nachgeforscht wurde.

Ihre Ursprünge hatte die Quantenphysik dabei im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert. Die ersten Beobachtungen von Quantenphänomenen machte der Physiker Max Planck Ende des 19. Jahrhunderts, während er mit der Strahlung von Schwarzkörpern experimentierte. Er erkannte im Jahr 1900, dass die Energie, die von einem Schwarzkörper abgestrahlt wird, nicht kontinuierlich ist, sondern in diskreten Einheiten, also den sogenannten „Energiequanten“, abgegeben wird. Dies war ein bahnbrechender Schritt, der die Geburtsstunde der Quantenphysik markierte.

Steckbrief: Max Planck

1858 geboren am 23. April in Kiel, Deutschland

1874 Beginn des Studiums der Physik, Universität München

1879 Promotion in Physik an der Universität München

1885 Ernennung zum Professor für Theoretische Physik an der Universität Kiel

1894 Entwicklung des Planckschen Strahlungsgesetzes, welches die Strahlung von Schwarzen Körpern erklärt und zur Einführung des Konzepts der „Energiequanten“ (später als „Plancksches Wirkungsquantum“ bekannt) führt

1900 Veröffentlichung des berühmten Papers zur Quantentheorie, in dem Planck die Einführung von diskreten „Energiequanten“ vorschlägt, um das Verhalten von Schwingungen in einem Hohlraumstrahler zu erklären; dies markiert den Beginn der Quantenphysik

1920 Max Planck erhält den Nobelpreis für Physik „für seine Entdeckung der Energiequanten“.

1944 Max Planck stirbt am 4. Oktober in Göttingen, Deutschland, im Alter von 89 Jahren. Sein Beitrag zur Quantenphysik und sein revolutionärer Ansatz haben die Entwicklung der modernen Physik maßgeblich beeinflusst und seinen Platz als einer der bedeutendsten Physiker aller Zeiten gefestigt.

Schwarzkörperstrahlung:

Trifft das Licht auf einen Gegenstand, werden immer bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbiert und andere Wellenlängen reflektiert. Durch die reflektierten Wellenlängen wird die Farbe eines Gegenstandes definiert. Ein schwarzer Gegenstand absorbiert alle Wellenlängen des Lichts, weshalb er für das menschliche Auge schwarz erscheint.

Da die aufgenommene Energie nicht einfach so verschwindet, macht sich diese in Form einer Temperaturerhöhung des schwarzen Gegenstandes bemerkbar. Dabei steigt die Temperatur nicht ins Unermessliche, sondern es stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein. Die Strahlung des schwarzen Körpers wird im thermischen Gleichgewicht als Wärmestrahlung bezeichnet. Im Kapitel „Die Strahlung schwarzer Körper“ erhalten Sie detaillierte Informationen zur Wärmestrahlung von schwarzen Körpern.

Einige Jahre später, im Jahr 1905, veröffentlichte Albert Einstein eine Arbeit über den Photoeffekt (weitere Informationen zum Photoeffekt im Kapitel „Der Photoelektrische Effekt“). Dabei entdeckte er, dass Licht nicht nur als Welle betrachtet werden kann, sondern auch Eigenschaften von Teilchen aufweist. Er spricht dabei von den diskreten Teilchen, den Photonen. Diese Idee der Wellen-Teilchen-Dualität war ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zur Quantenphysik.

Welle

Als Welle wird in der Physik eine räumliche und zeitliche Veränderung einer physikalischen Größe bezeichnet, die einem periodischen Muster folgt. Breitet sich eine Größe in einer Welle aus, so handelt es sich immer um einen Transport von Energie.

Steckbrief: Albert Einstein

1879 geboren am 14. März in Ulm, Deutschland

1895 Beginn des Studiums der Physik und Mathematik, Eidgenössische Polytechnische Schule in Zürich

1905 Veröffentlichung von drei bahnbrechenden Artikeln zur speziellen Relativitätstheorie, zum photoelektrischen Effekt und zur Brownschen Bewegung

1915 Veröffentlichung der Allgemeinen Relativitätstheorie, die die Gravitation als Krümmung der Raumzeit beschreibt; die Allgemeine Relativitätstheorie bildet eine Grundlage für die Quantenfeldtheorie und die Quantengravitation

1919 Experimentelle Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie; Einstein wird zu einem international anerkannten Physiker

1955 Albert Einstein stirbt am 18. April in Princeton, New Jersey, USA, im Alter von 76 Jahren. Seine bahnbrechenden Arbeiten zur Relativitätstheorie, zur Quantenphysik und zur Physik allgemein haben die moderne Physik nachhaltig geprägt und ihn zu einem der bekanntesten und einflussreichsten Physiker der Geschichte gemacht.

Welle-Teilchen-Dualismus:

Diese Theorie der Quantenphysik besagt, dass Materie, aber auch Energie sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften haben können. Folglich können subatomare Teilchen, wie beispielsweise Elektronen oder Photonen, sowohl als Wellen mit charakteristischen Wellenlängen und Frequenzen als auch als diskrete Teilchen mit bestimmten Energieniveaus und Impulsen betrachtet werden. Der Wellen-Teilchen-Dualismus hat sich als zentrales Konzept in der Quantenphysik erwiesen und unterscheidet sie von der klassischen Physik, in der Partikel und Wellen als getrennte Einheiten betrachtet werden. Detaillierte Informationen zum Welle-Teilchen-Dualismus erhalten Sie in dem Kapitel „Welle-Teilchen-Dualismus“.

Ein weiterer bedeutender Beitrag kam 1924 von Louis de Broglie, der die Idee vorbrachte, dass nicht nur Licht, sondern auch Materie, wie Elektronen, Welleneigenschaften haben könnte. Diese sogenannte Materiewelle wurde experimentell bestätigt und festigte die Idee der Wellen-Teilchen-Dualität von Albert Einstein als fundamentales Prinzip der Quantenphysik.

Steckbrief: Louis de Broglie

1892 geboren am 15. August in Dieppe, Frankreich

1913 Beginn des Studiums der Mathematik und Physik, Universität Paris

1924 Louis de Broglie entwickelt seine berühmte Doktorarbeit, in der er die Wellennatur von Teilchen, insbesondere von Elektronen, postuliert. Er führt das Konzept der Materiewellen ein, das besagt, dass Teilchen wie Elektronen sowohl als Partikel als auch als Wellen betrachtet werden können. Dies war eine wichtige Weiterentwicklung des Wellen-Teilchen-Dualismus-Konzepts und trug zur Gründung der Quantenmechanik bei.

1929 Louis de Broglie erhält den Nobelpreis für Physik „für seine Entdeckung der Wellennatur der Elektronen“.

1987 Louis de Broglie stirbt am 19. März in Louveciennes, Frankreich, im Alter von 94 Jahren. Sein Beitrag zur Quantenphysik mit der Einführung der Materiewellen war ein entscheidender Schritt zur weiteren Entwicklung und Verfeinerung der Quantenmechanik und hat unser Verständnis von Teilchen und ihrer Dualität revolutioniert.

Eine besonders bedeutende Zeit für die Entwicklung der Quantenphysik waren die Jahre 1925 und 1926. Werner Heisenberg entwickelte die Matrixmechanik und Erwin Schrödinger die Schrödinger-Gleichung, von der Sie schon am Anfang des Buches gelesen haben. Dabei handelt es sich um zwei der heute grundlegenden Formeln der Quantenmechanik. Diese Formeln erlauben es, Eigenschaften von Teilchen und Systemen zu berechnen.

Steckbrief: Werner Heisenberg

1901 geboren am 5. Dezember in Würzburg, Deutschland

1920 Beginn des Studiums der Physik, Universität München

1923 Promotion in Physik, Universität München

1925 Entwicklung der „Heisenbergschen Unschärferelation“, die besagt, dass es eine fundamentale Unschärfe oder eine Grenze für die gleichzeitige Genauigkeit der Messung von Position und Impuls eines Teilchens gibt

1927 Heisenberg formuliert die Matrixmechanik, eine der ersten Formulierungen der Quantenmechanik, die mathematische Matrizen zur Beschreibung von Zuständen verwendet.

1932 Werner Heisenberg erhält den Nobelpreis für Physik „für die Schaffung der Quantenmechanik, deren Anwendung zur Entdeckung der bisher unbekannten Struktur von Molekülen und Kristallen geführt hat“.

1946 Heisenberg wird Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik in Göttingen.

1976 Werner Heisenberg stirbt am 1. Februar in München, Deutschland, im Alter von 74 Jahren. Sein Beitrag zur Quantenmechanik mit der Unschärferelation und der Matrixmechanik hat das Verständnis der Quantenwelt wesentlich beeinflusst und seine Arbeit wird als einer der wichtigsten Beiträge zur modernen Physik anerkannt.

Steckbrief: Erwin Schrödinger

1887 geboren am 12. August in Wien, Österreich-Ungarn

1910 Beginn des Studiums der Physik, Universität Wien

1918 Promotion in Physik, Universität Wien

1926 Entwicklung der Schrödinger-Gleichung, einer fundamentalen Gleichung der Quantenmechanik, die die zeitliche Entwicklung der Wellenfunktion eines quantenmechanischen Systems beschreibt; die Schrödinger-Gleichung ermöglicht es, die Wahrscheinlichkeitsverteilung von Teilchen in einem quantenmechanischen System vorherzusagen

1927 Veröffentlichung des Buches „Quantenmechanik“ und Formulierung der „Wellenmechanik“, einer Interpretation der Quantenmechanik, die auf Wellenfunktionen basiert

1933 Schrödinger führt das „Schrödingersche Katzenparadoxon“ ein, ein Gedankenexperiment, das die Schwierigkeit der Anwendung von Quantenmechanik auf makroskopische Systeme aufzeigt.

1935 Entwicklung der „Schrödinger-Pauli-Gleichung“, die die Quantenmechanik in das Rahmenwerk der speziellen Relativitätstheorie einbezieht und das Verhalten von Teilchen mit Spin beschreibt

1961 Erwin Schrödinger stirbt am 4. Januar in Wien, Österreich, im Alter von 73 Jahren. Seine Arbeit zur Quantenmechanik, insbesondere die Schrödinger-Gleichung und seine Wellenmechanik-Interpretation, hat wesentlich dazu beigetragen, die Grundlagen der Quantenphysik zu etablieren und ihr Verständnis zu verbessern.

In den folgenden Jahrzehnten entwickelte sich die Quantenphysik weiter und führte zu einer Vielzahl von Entdeckungen und Anwendungen, wie z. B. dem bedeutenden Wu-Experiment.

Wu-Experiment

Das „Wu-Experiment“, auch bekannt als „Cobalt-60-Experiment“, wurde von Chien-Shiung Wu und ihren Kollegen im Jahr 1956 durchgeführt. Es war ein bahnbrechendes Experiment, das zur Entdeckung der Verletzung der Parität in der schwachen Wechselwirkung führte und wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Elementarteilchenphysik hatte.

Die Parität (= Gleichsetzung, Gleichheit) ist eine Symmetrie in der Physik, die besagt, dass physikalische Gesetze und Prozesse unverändert bleiben, wenn alle räumlichen Koordinaten gleichzeitig invertiert werden, also wenn „links“ und „rechts“ vertauscht werden.