Quantenmechanik

Leiter: Stefan

Die Quantenphysik hat seit ihrer ersten Entwicklung vor etwa 100 Jahren mittlerweile auch fast alle anderen Zweige der Physik und Chemie vollständig durchdrungen. Kaum ein modernes  orschungsgebiet kommt ohne sie aus und viele Errungenschaften der modernen Technik (CDs, Mikrochips, Laser) wären ohne sie unmöglich! Doch was genau ist eigentlich Quantenphysik? Wie wird sie formuliert und warum unterscheidet sie sich so stark von den „klassischen“ physikalischen Theorien? Können Teilchen wirklich an zwei Orten gleichzeititg sein? Und was hatte E. Schrödinger  eigentlich gegen Katzen? Diesen und anderen Fragen wollen wir anhand von echten Problemen aus dem Bereich der Quantenmechanik in der AG gemeinsam nachgehen. Damit dir dabei nicht schon nach der ersten Gleichung der Kopf schwirrt, solltest du am Besten bereits mit den Konzepten der Oberstufenmathematik vertraut sein.

AG-Bericht aus dem ASL 2018

Was macht man in der Quantenmechanik-AG außer sich lustige Katzenbilder anzusehen? Um zu zeigen, warum das auf den ersten Blick unintuitive mathematische Konstrukt  "Quantenmechanik" überhaupt benötigt wird, haben wir uns zuerst mit der klassischen Physik und ihren Grenzen beschäftigt. Insbesondere gingen wir auf den Einsteinschen Realismus ein, also dem Grundsatz der eindeutigen Vorbestimmtheit, welcher bei der Quantenmechanik aus dem Fenster geworfen wird. Diese drastische Maßnahme (entgegen Einsteins Willen) wurde aufgrund von Unvereinbarkeiten bei experimentellen Befunden, z.B. dem allseits bekannten Bell-Test, nötig.

Die Quantenmechanik führt stattdessen das Element des Zufalls ein und trifft Aussagen über Wahrscheinlichkeiten für das Eintreten bestimmter Messwerte. Hierbei wird auch der Messprozess selbst berücksichtigt, was ein weiterer Unterschied zur klassischen Physik ist.

Neben den grundsätzlichen Prinzipien der Quantenmechanik geht es auch um ihre Anwendung in moderner Technik, den aktuellen Forschungsstand und ihrer Vereinbarkeit mit dem normalen Weltbild und anderen etablierten physikalischen Theorien. Natürlich passt sich die AG ihren Teilnehmern und ihrem mathematischen Vorwissen an (also keine Angst vor zu vielen Gleichungen); diverse Fragen werden mit Begeisterung beantwortet.

Eindruck aus dem ASL 2017