Die Quanten: Was die Welt im Innersten zusammen hält
Der Bereich der modernen Physik, der sich der Anschauung komplett entzieht
Die Quantenmechanik ist der Bereich der modernen Physik, der sich der Anschauung komplett entzieht. Selbst Albert Einstein wollte sie nicht wahr haben und ersann manches Gedankenexperiment, um sie argumentativ zu widerlegen - doch seinen Nobelpreis bekam er genau für seine Beiträge zu diesem Zweig der Wissenschaft. Die Quantenmechanik befasst sich mit einzelnen Teilchen oder Wellen - je nach Interpretation - deren Wegen und deren Wahrscheinlichkeiten.
Kosmologen und Astrophysiker stehen vor vier Rätseln
"Der Urknall findet heute noch statt", sagt Günther Hasinger vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. "Wir müssen das Konzept ändern, dass es am Anfang eine Explosion gegeben hat und alles seitdem auseinander fliegt wie Silversterraketen. Es ist in Wirklichkeit ein langsames Schieben, das schon seit Milliarden Jahren andauert." Um das zu erklären, haben Physiker das Konzept der Dunklen Energie entwickelt, die die Massen im Universum auseinander treibt.
Forscher verschlüsseln Nachrichten mit Photonen
"Wir haben nun ein - auch zukünftig - absolut sicheres System zur Verteilung geheimer Schlüssel über ein ganzes digitales Netz", sagt John Rarity von der Universität Bristol. "Dieses System kann zukünftig niemals abgehört oder durchbrochen werden - auch nicht durch Fortschritte und die Weiterentwicklung der Computerleistung." Am Mittwoch, 8. Oktober 2008 haben Wissenschaftler eines internationalen Teams in Wien ein Experiment zur Quantenkryptographie gestartet.
Eine Simulation, was die Welt im Innersten zusammenhält
"Momentan hat kein anderes derartiges Projekt in Deutschland so viel Rechenpower zur Verfügung wie unseres in Mainz", sagt der Computerphysiker Prof. Hartmut Wittig. Er versucht mit seiner Arbeitsgruppe und einem Rechencluster den Farbladungen der Quarks auf die Spur zu kommen - und damit der starken Wechselwirkung, derjenigen Kraft, die die Teilchen der Atomkerne zusammenhält. "Die Physik hat den Aufbau der Atomkerne immer noch nicht vollständig verstanden."
"Cern" startet "Large Hadron Collider" und sucht Urknall
Beim Europäischen Laboratorium für Teilchenphysik ("Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire", Cern) in Genf ist am Mittwoch, 10. September 2008 die größte Forschungsmaschine der Welt in Betrieb gegangen. In dem seit Jahren im Grenzgebiet zwischen der Schweiz und Frankreich gebauten Teilchenbeschleuniger ("Large Hadron Collider", LHC) ist erstmals ein Strahl aus Atomkernteilchen durch den gesamten knapp 27 Kilometer langen Forschungs-Ringtunnel gekreist.
Quantensprung-Entdecker und ungewollt Revolutionär
© dpa
Ohne seinen "Quantensprung" wären Alltagsgeräte wie Laser, Energiesparlampen und die gesamte Mikroelektronik undenkbar: Max Planck hat nicht nur das Weltbild der Physik revolutioniert, sondern auch einen entscheidenden Grundstein für die moderne, von Wissenschaft und Technik geprägte Gesellschaft gelegt. Privat hingegen musste der unerschütterliche Forscher kaum fassbares Leid ertragen. Am 23. April 1858, wurde Planck in Kiel geboren.
Ein körniges Weltall lässt den Quantenschaum brodeln
Max Planck fand heraus, wie die Wärmestrahlung von Körpern funktioniert, die Licht vollständig absorbieren und "schwarze Hohlräume" genannt werden. Die Plancksche Strahlungsformel machte es möglich, die etwa von einem Ofen ausgehende Wärme, aber auch die Sonnenstrahlung exakt zu berechnen. Vor allem aber bedeuteten die von Planck ermittelten "Quantensprünge" eine wissenschaftliche Revolution, denn bisher hatte man immer angenommen, dass die Natur in einer Art gleichmäßigem Gleiten arbeite.
Cern verschiebt Probeläufe an Teilchenbeschleuniger
Wegen technischer Probleme hat das Genfer Forschungszentrum Cern die geplanten ersten Tests an einem milliardenteuren Teilchenbeschleuniger vorerst vertagt. Die Probeläufe am Großen Hadronenbeschleuniger ("Large Hadron Collider", LHC) könnten erst im Frühjahr 2008 und nicht wie bisher geplant im November beginnen, teilte das Cern mit. Ein Sprecher begründete die Verschiebung mit "einer Ansammlung kleinerer Rückschläge" bei dem seit 15 Jahren dauernden Bau des Beschleunigers.
Bethke: "Grundlagenforschung dient der Gesellschaft"
© Max-Planck-Institut für Physik
Grundlagenforschung ist für eine Technologie-Nation wie Deutschland unverzichtbar, wie der Direktor am Münchner Max-Planck-Institut für Physik, Siegfried Bethke, betont. Das Verhältnis der Deutschen zu den Naturwissenschaften hält der Physikprofessor für verbesserungswürdig. Bethke ist Vizevorsitzender des Kooperationsrats für den ATLAS-Detektor am weltgrößten Teilchenbeschleuniger LHC, der im Frühjahr 2008 beim europäischen Forschungszentrum Cern bei Genf in Betrieb gehen soll.
Jens Eisert lässt Photonenzwillinge kommunizieren
"Man kann Quantenlichtteilchen in spannende Zustände bringen, was technische Anwendungen haben kann wie Daten prinzipiell abhörsicher von einem Ort zum anderen übermitteln", erläutert Jens Eisert. Er befasst sich mit der Quantenphysik. "Wenn man die Nachricht abhören möchte, wird der Zustand verändert und man findet heraus, dass eingebrochen wurde. Bei der quantenmechanischen Verschränkung trifft ein Laserstrahl auf einen Kristall und erzeugt zwei identische Lichtteilchen."
Thorsten Weber spielt Billard mit Atomen und Molekülen
Thorsten Weber untersucht etwas, was es eigentlich nicht gibt - die Bewegung von Atomen. Zwar weiß man, dass Teilchen sich sehr wohl bewegen, aber: Die Quantenmechanik lässt die Beschreibung derselben vermissen. "Wir kratzen an den Grundmauern der Quantenmechanik", sagt Weber. "Denn in der Quantenmechanik gibt es den Begriff der Bewegung ad hoc gar nicht. Wenn wir unsere Experimente machen, müssen wir dennoch die Quantenmechanik darauf anwenden."
Laser bringen Atomwolken fast zum absoluten Nullpunkt
Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik bringen fein ausgetüftelte Laserstrahlgänge kleine Atomwolken fast auf den absoluten Nullpunkt. Atome werden durch den geschickten Einsatz von Lasern in den Wellentälern abgebremst - und die Geschwindigkeit eines Atoms oder Moleküls ist im Prinzip nicht anderes als seine Temperatur. So erzielen die Physiker eine Temperatur, die nur noch ein Hunderttausendstel Grad vom absoluten Nullpunkt entfernt ist - der Temperatur von minus 273 Grad Celsius.


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28.04.2004, zuletzt aktualisiert am 20.01.2009 / mp
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