RES110 Quantenphysik

Farben und Leitfähigkeit können mit der Mechanik Newtons genau so wenig erklärt werden, wie der Grund dafür, dass Kupfer ein Metall ist. Die Quantenmechanik kann das und hilft uns dabei, neue Materialklassen zu entwickeln, indem sie uns hilft, zu berechnen, welche Eigenschaften von einem Material zu erwarten sind, bevor das Material überhaupt erst hergestellt wurde.

Robin Santra ist Leiter der Theoriegruppe am Center for Free Electron Laser Science am Deutschen Elektronen-Synchrotron in Hamburg, ich habe ihn besucht, um mir Quantenmechanik erklären zu lassen – und zum Teil ist das auch tatsächlich gelungen.

Video: Helmholtz, CC-BY 4.0

Darin: Licht, Elektronen, Differentialgleichungen, Wasserstoff, Protonen, Wellenfunktionen, Die Schrödingergleichung, Die klassische Mechanik, komplexe Zahlen, Helium, Der European XFEL (Resonator 38 zum Thema), Photonen, PETRA III, Energie, Ionisierung, Farben, Der Phasenraum, Die alte Quantentheorie, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Die relativistische Quantenfeldtheorie, Quantencomputer, Bits, Qubits, Verschränkung, Ionenfalle, Der Hilbert-Raum, Superflüssiges Helium, Bose-Einstein-Kondensat, EEG, Elektromagnetische Strahlung, Coulomb-Wechselwirkung, Das EPR-Experiment, Quantenelektrodynamik, Das Heisenbergsche Unschärfeprinzip, Das Plancksche Wirkungsquantum, Der Tunneleffekt, Die imaginäre Einheit, Antiteilchen, Alpha-Zerfall, Schwarzkörperstrahlung, Supraleitung.

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Veröffentlicht am 09.06.2017
Dauer: 2 Stunden 6 Minuten
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Mehr zum Thema:
37 Das DESY in Hamburg
38 Der European XFEL
109 Mal kurz zu Quanten
125 Über die Gesetze der Natur
165 Es geht weiter
166 RES166 Beate Heinemann und das Vakuum
169 RES169 Quantencomputer
170 RES170 Hermann von Helmholtz

Themen:   XFEL   Mechanik   Quantenmechanik   Quantenphysik   DESY   Beschleuniger   Physik  

Diese Folge zitieren: Holger Klein/Helmholtz-Gemeinschaft: Resonator-Podcast: "110 Quantenphysik". 09.06.2017, https://resonator-podcast.de/2017/res110-quantenphysik/ (CC-BY 4.0)

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RES109 Mal kurz zu Quanten

Beispielsweise die Farben der Materie hängen davon ab, welche Lichtenergie durch Absorption der Photonen entfernt werden. Wie das geht, kann die klassische Mechnik nicht beschreiben. Das übernimmt die Quantenmechanik. Die allerdings kann nur näherungsweise rechnen. Warum das so ist, lasse ich mir erklären von Robin Santra, dem Leiter der Theoriegruppe am Center for Free-Electron Laser Science beim DESY in Hamburg.

Das ganze, zweistündige Gespräch zum Thema gibt es in Resonator 110.

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Veröffentlicht am 26.05.2017
Dauer: 12 Minuten
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Mehr zum Thema:
37 Das DESY in Hamburg
38 Der European XFEL
110 Quantenphysik

Themen:   Quantenmechanik   Quantenphysik   DESY   Physik  

Diese Folge zitieren: Holger Klein/Helmholtz-Gemeinschaft: Resonator-Podcast: "109 Mal kurz zu Quanten". 26.05.2017, https://resonator-podcast.de/2017/res109-mal-kurz-zu-quanten/ (CC-BY 4.0)

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RES058 Das Schülerlabor in Zeuthen

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Die Helmholtz-Gemeinschaft betreibt nicht nur Grundlagenforschung, sondern ist auch bemüht, junge Menschen für die Wissenschaft zu begeistern. Unter anderem gibt es dazu an allen Helmholtz-Zentren Schülerlabore. 30 Stück sind es insgesamt.

Ich war in einem davon, am DESY in Zeuthen, direkt an der Berliner Stadtgrenze, und habe eine Schulklasse bei ihrem Tag im Labor begleitet. Das DESY baut Beschleuniger. Beschleuniger funktionieren nur mit Vakuum und darum werden im Zeuthener Labor Experimente mit dem Vakuum durchgeführt.

Diese Kurzfolge hat ein ungewohntes Format. Bitte gewöhnt euch dran, denn sowas wird in Zukunft vermutlich häufiger passieren. Die Langfolgen bleiben weiterhin aus- und gelegentlich abschweifende Gespräche mit interessanten Menschen aus der Helmholtz-Gemeinschaft.

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Veröffentlicht am 24.04.2015
Dauer: 7 Minuten
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Mehr zum Thema:
37 Das DESY in Hamburg
59 Schülerlabore
125 Über die Gesetze der Natur

Themen:   Zeuthen   Berlin   Schülerlabor   Vakuum   DESY  

Diese Folge zitieren: Holger Klein/Helmholtz-Gemeinschaft: Resonator-Podcast: "58 Das Schülerlabor in Zeuthen". 24.04.2015, https://resonator-podcast.de/2015/res058-das-schuelerlabor-in-zeuthen/ (CC-BY 4.0)

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RES038 Der European XFEL

Beschleunigung im Resonator Acceleration in a resonatorAm DESY in Hamburg entsteht das internationale Projekt European XFEL, mit dem man sich beispielsweise Atome und chemische Reaktionen ansehen kann. Ich treffe Hans Weise, den Projektleiter für den Beschleuniger des European XFEL und lasse mir erklären, wie so ein Gerät funktioniert.

Der Freie-Elektronen-Laser XFEL ist ein Linearbeschleuniger, der Synchrotronstrahlung erzeugt. Das ist sehr kurzwelliges Licht. Wir reden außerdem über Kreisbeschleuniger, Elektronen, MagnetfelderLichtmikroskope, Wellenlängen, das LichtspektrumDetektorenCCD-Chips, Pixel, die Blende, Licht, den Freie Elektronen Laser FLASH, über Undulatoren, Permanentmagneten, BrillanzLichtgeschwindigkeit, Raumladung, die RF Electron Gun (darin eine Kathode aus Cäsium-Tellurid), das Dampfradio, die Kathodenstrahlröhre, RöhrenfernseherAnoden, die Mattscheibe, PETRA III (auch ein Beschleuniger am DESY), die TU-Darmstadt, Supraleitung, CERN, Protonen, die TESLA Test Facility (schonwieder ein Beschleuniger), Maury Tigner, Bjørn Wiik, HERA (der große Beschleuniger), Kollimatoren, elektromagnetische Resonatoren, Kupfer, den Linearbeschleuniger SLAC an der Stanford UniversityPositronen, Hochenergiephysik, das Higgs-Teilchen, über Technologietransfer, die Uni Hamburg, die GSI (aus RES035 und 036), das FZ Jülich, die Helmholtz-ARD, Plasma, internationale Kooperation, über Rohrhersteller in der Ukraine, Laborkultur, Klein- und Großserienbau, Reinräume, Bergbau, Tunnelbohrmaschinen, Schildvortrieb, die Druckgeräteverodnung, kalte Gase, Injektoren und Kickertische.

DESY gibt seit kurzem übrigens das lesenswerte und kostenlose Magazin femto heraus.

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Veröffentlicht am 08.08.2014
Dauer: 1 Stunde 23 Minuten
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Mehr zum Thema:
37 Das DESY in Hamburg
92 Strahlenphysik am HZDR
93 Beschleuniger-Simulation
109 Mal kurz zu Quanten
110 Quantenphysik
125 Über die Gesetze der Natur

Themen:   Magnetfelder   DESY   Materialforschung   Beschleuniger   Medizin   Physik  

Diese Folge zitieren: Holger Klein/Helmholtz-Gemeinschaft: Resonator-Podcast: "38 Der European XFEL". 08.08.2014, https://resonator-podcast.de/2014/res038-der-european-xfel/ (CC-BY 4.0)

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RES037 Das DESY in Hamburg

DESY -- Standort Hamburg in 2013 DESY -- Hamburg site in 2013In Hamburg steht das DESY, das Deutsche Elektronen Synchrotron. Es ist ein Beschleuniger mit einem ganzen Forschungszentrum dahinter (in Zeuthen gibt es auch ein DESY, allerdings ein kleineres). Ich treffe Pressesprecher Thomas Zoufal und lasse mir erklären, was am DESY passiert.

Selbstverständlich reden wir über Teilchenbeschleuniger, über Röntgenstrahlung, Teilchenphysik, Protonen, Elektronen, Quarks, Energie, theoretische Physik, Materie (und deren Elementarteilchen und Grundkräfte), über das Standardmodell, über Röntgenstrahlung, Katalysatoren, Platin, über den Beschleuniger PETRA III, Atomabstände, Detektoren als elektrische Augen, CCD-Sensoren, Halbleiter, Ionisation, Viren, HIV, FLASH, den European XFEL (einen 3,5 Kilometer langen Röntgenlaser), Energieniveaus, Laser, Magnetfelder (und deren Umkehr), Undulatoren (die Elektronen auf Zickzack-Kurs schicken), kohärentes Licht, Hologramme, über das Filmen von chemischen Reaktionen (wie beispielsweise Photosynthese) und den schnellsten Film der Welt.

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Veröffentlicht am 25.07.2014
Dauer: 16 Minuten
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Mehr zum Thema:
38 Der European XFEL
58 Das Schülerlabor in Zeuthen
109 Mal kurz zu Quanten
110 Quantenphysik
125 Über die Gesetze der Natur
166 RES166 Beate Heinemann und das Vakuum

Themen:   Magnetfelder   DESY   Materialforschung   Beschleuniger   Medizin   Energie   Physik  

Diese Folge zitieren: Holger Klein/Helmholtz-Gemeinschaft: Resonator-Podcast: "37 Das DESY in Hamburg". 25.07.2014, https://resonator-podcast.de/2014/res037-das-desy-in-hamburg/ (CC-BY 4.0)

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