Quantum Physics

New PDF release: Die Entdeckung des Unteilbaren: Quanten, Quarks und der LHC

By Jörg Resag

ISBN-10: 3827424844

ISBN-13: 9783827424846

Mitten in Europa ist eine der gr??ten und komplexesten Maschinen in Betrieb gegangen, die wir Menschen je gebaut haben: der huge Hadron Collider (kurz LHC). Mit ihm ?ffnet sich ein Fenster in eine neue Welt, die viele Geheimnisse birgt: was once verleiht den Teilchen der Materie ihre Masse? Gibt es verborgene Raumdimensionen? Existiert ein tiefer Zusammenhang zwischen Teilchen mit verschiedenem Spin (Supersymmetrie)? Woraus besteht die dunkle Materie, die unser Universum durchdringt? Mit diesem Buch taucht der Leser ein in diese wunderbare Welt, die wir Menschen in der Neuzeit entdeckt haben: Atome und ihre Substruktur aus Quarks und Leptonen, die r?tselhafte Quantenmechanik, Teilchen des Lichts, Einsteins Gewebe aus Raum und Zeit, die vier Wechselwirkungen und schlie?lich die neue Welt, in die der LHC gerade vordringt und in der wir Higgs-Teilchen, Supersymmetrie und wom?glich erste Anzeichen f?r die String-Theorie vermuten. Nach der Lekt?re ist klar: Wir leben in einer erstaunlichen Welt und sind gerade im Begriff, bei der Entr?tselung ihrer Geheimnisse einen entscheidenden Schritt nach vorne zu gehen.

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Erst bei der Ergründung der Struktur der Atomkerne und ihrer Zerfälle werden wir auf zwei weitere Wechselwirkungen stoßen, die sich aber erst mit den Mitteln der Quantenmechanik verstehen lassen. Dieser Quantenmechanik wollen wir uns daher im folgenden Kapitel zuwenden. 2 Seltsame Quantenwelt Unser bereits recht detailliertes Bild vom inneren Aufbau der Atome besagt, dass ein Atom aus einem sehr kleinen, schweren, positiv geladenen Kern besteht, um den sich ein oder mehrere winzige, sehr leichte, negativ geladene Elektronen bewegen.

Dabei stellt sich heraus, dass diese Wellenlänge umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit der Elektronen ist, solange die Geschwindigkeit deutlich kleiner als die Lichtgeschwindigkeit bleibt. Bei Elektronen mit einer Geschwindigkeit von einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit (die etwa 300 000 Kilometer pro Sekunde beträgt) ergibt sich eine Wellenlänge von ungefähr einem viertel Angström. ). 3 Elektronen als Welle 27 Abb. 4 Das Doppelspaltexperiment. Teilchen, die sich nach dem Newton’schen Bewegungsgesetz fortbewegen, fliegen geradlinig durch die Spalte hindurch, sodass sich zwei Streifen mit Treffern auf dem Leuchtschirm bilden.

Nach einer genauen Ortsmes- 40 2 Seltsame Quantenwelt sung hat man jedoch immer einen an einem Punkt startenden Wellenberg, also eine Überlagerung vieler Wellenlängen und daher viele mögliche Geschwindigkeiten. Nach einer genauen Geschwindigkeitsmessung hat man eine ebene Welle und daher viele mögliche Aufenthaltsorte. Man bezeichnet solche Messgrößen, die nicht gleichzeitig präzise bekannt sein können, in der Quantenmechanik als komplementär. Außer Ort und Geschwindigkeit gibt es weitere solche komplementäre Größen, von denen wir später einige weitere kennenlernen werden.

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Die Entdeckung des Unteilbaren: Quanten, Quarks und der LHC by Jörg Resag


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