Teilchen, Wellen, Sprünge

Welt der Quanten

Seltsame Regeln bestimmen die Welt der Quanten - Regeln, die mit unseren alltäglichen Erfahrungen nur wenig gemein haben. Doch so exotisch die Quantenwelt auch sein mag, sie hat viele Technologien unseres Alltages erst ermöglicht - und weitere, noch unglaublichere Anwendungen sind in Sicht.

Quantensicht auf ein Wasserstoffatom

Bildbeschreibung:

Im Bohrschen Atommodell kreisen die Elektronen wie Planeten um den Atomkern. In der Quantenphysik ändert sich das Bild dramatisch: Elektronen sind nicht länger Teilchen mit definiertem Ort und definierter Geschwindigkeit, sondern treten als "Wellenfunktion", als komplexe Wahrscheinlichkeitsverteilung in Erscheinung. Die Computergrafik zeigt die Wellenfunktion eines Elektrons im Wasserstoffatom. Elektronen können im Atom unterschiedliche Energiezustände einnehmen. Je höher ihre Energie, desto komplizierter die dazugehörige Wellenfunktion. Die Abbildung entspricht einem Elektron im Quantenzustand n₁ = 6, n₂ = 7, m = 2.

In der Welt der Quanten geht es sonderbar zu: Da verhalten sich Objekte mal wie Teilchen und mal wie Wellen; da kann Energie nur paketweise ausgetauscht werden; da existieren Objekte in mehreren Zuständen zugleich; da lassen sich Eigenschaften wie Ort und Geschwindigkeit nicht mehr gleichzeitig exakt messen und da sind Zustände weit entfernter Objekte auf geisterhafte Weise miteinander verknüpft.

Viele dieser Phänomene scheinen dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. Und selbst die Fachleute sind sich nicht einig, was diese Erscheinungen für unser Verständnis von der Realität bedeuten.

Doch die Quantenphysik funktioniert: Sie durchzieht heute die gesamte Physik und auch fast alle modernen Technologien. Sie beschreibt nicht nur das Verhalten der kleinsten Teilchen korrekt, auch die moderne Elektronik oder die Laseroptik wären ohne sie undenkbar. Und mit den so genannten Quantencomputern sind weitere aufregende Anwendungen in der Entwicklung.

• THEMEN: Teilchen, Wellen und Wahrscheinlichkeiten

  

  Sonderbare Quanteneffekte bestimmen die Welt, in der die Grenze zwischen Teilchen und Welle verschwimmt; Effekte, die in der Technik von heute jedoch längst Anwendung finden. [mehr...] (URL: http://www.weltderphysik.de/de/3775.php)
   

  

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