Um ein vertieftes Verständnis der Laserphysik zu erreichen, geht dieses Lehrbuch gezielt auf die benötigten theoretischen Grundlagen aus der klassischen Elektrodynamik und der Quantenmechanik ein. Hervorhebungen von konkreten Beispielen und kurze Zusammenfassungen präsentieren den Stoff leicht verständlich.
Vom Konkreten zum Abstrakten Diese knappe Darstellung der Theoretischen Physik hat gegenüber mehrbändigen Werken den Vorteil, dass die tiefen Zusammenhänge zwischen den einzelnen Gebieten leichter erfasst werden können. Die Themenauswahl hebt die vielen Interrelationen physikalischer als auch mathematischer Art hervor. Neben der Betonung der übergreifenden Prinzipien werden die wichtigsten und tiefsinnigsten Ergebnisse der neueren theoreti-schen Physik dargestellt. Dazu gehören in der Elektrodynamik unter anderem Wellenlösungen und Strahlungsprobleme, in der Quantentheorie die Trennung von Zustand und Observablen, Spin und allgemeine Zwei-Zustandssysteme, Kohärenz und Dekohärenz sowie die Verschränkung und die Bellschen Ungleichungen. Das Studium der Physik erfolgt vom Konkreten zum Abstrakten. In diesem Sinne baut dieses Lehrbuch auf den modernen Grundvorlesungen Physik und den zugehörigen mathematischen Begleitkursen auf. Mathematische Methoden werden stets anschaulich und auf die behandelten physikalischen Themen hin orientiert behandelt. Das Buch richtet sich an Studierende der Physik (besonders Lehramt), aber auch Lehrer/innen an höheren Schulen.
Mit Hilfe der Semiotik wird untersucht, wie es der Quantenphysik gelingt, Formeln plausibel zumachen, deren zugrunde liegender physikalischer Sachverhalt nicht einem Alltagsverständnis bzw. einem Verständnis im Sinne der klassischen Physik zugänglich ist. Dabei geht es um eine allgemein anerkannte Art des Verständlichmachens bestimmter physikalischer Formeln jenseits der individuellen Ausprägung von Fähigkeiten des Erklärens und Verstehens, sozialer Phänomene und geschichtlicher Entwicklungen, indem man diesen Formeln jeweils ein bestimmtes Experiment zur Seite stellt. Das Experiment ist dabei so gewählt, dass das physikalische Phänomen, das in der Formel beschrieben wird, im Experiment untersucht wird, so dass sich die Formel dann als Auswertung des Experimentes ergibt. Um den schillernden Begriff des Verständnisses auf das für die Untersuchung Notwendige zu beschränken, wird der Begriff Plausibilisierung eingeführt. In einer hermeneutischen Herangehensweise wird ein geeignetes semiotisches Modell dieser wesentlichen argumentativen Figur der Physik anhand von drei Beispielen physikalischer Phänomene entwickelt: die geradlinige Bewegung eines Körpers mit konstanter Geschwindigkeit für die klassische Physik, das Spektrum des energetisch angeregten Wasserstoffs für die ältere Quantenphysik und die Streuung von Elektronen am Doppelspalt für die moderne Quantenphysik. Für jedes der drei Beispiele lassen sich die betreffende Formel und das zugehörige Experiment jeweils als Zeichen auffassen. Lässt sich die Situation der klassischen Physik gut mit dreistelligen Zeichen erfassen, erweist sich der zweistellige Zeichenbegriff für die Situation der Quantenphysik als adäquater. Die Plausibilisierung als Gefüge dieser beiden Zeichen zwingt nicht zu der Annahme, dass einer Formel als Kompositionen von Elementen der Ausdrucksseite eines gewöhnlichen Textes ein Element auf der Inhaltsseite entspricht. Vielmehr dient die zu plausibilisierende Formel dazu, Elemente der Wirklichkeit auf der Ausdrucks- und Inhaltsseite aufeinander zu beziehen. Die Wirkungsweise des Zeichens in der Plausibilisierung der Quantenphysik ist damit nicht negiert, sondern adäquater als beim gewöhnlichen Text in der Physik. Die Plausibilisierung erlaubt, die semantische Interpretation von Formeln zu relativieren, ohne auf ein Verständnis ihrer zeichenbezogenen Funktionsweise verzichten zu müssen.
Physik‐Nobelpreis für die Entwicklung von Laserkühlung und Atomfallen/…kurzgefaßt/Max Planck zum Gedenken/WE‐Heraeus‐Programm „Weiterbildung in den Grundlagen unternehmerischen Denkens und Handelns” jetzt auch für Fachhochschulen/Einstein im ADLON/…kurzgefaßt/Auf Lebenszeit Studierender? — Oder: Beitragsvermeidung durch Stillhalten/Frühjahrstagungen: Internet‐Adressen/Blick in die USA/Großbritannien: Diamond und JET/JET setzt Weltrekordmarken/Trägheitsfusion mit schweren Ionen im Aufwind/Trägheitsfusion/Erstes Bose‐Einstein‐Kondensat in Europa/Quasiteilchen mit gebrochenzahliger Ladung beobachtet/Laserlicht verwandelt sich in Materie
Physik-Nobelpreis fur die Entwicklung von Laserkuhlung und Atomfallen Der Franzose Claude Cohen-Tannoudji sowie die Amerikaner Steven Chu und William D. Phillips teilen sich zu je ein Drittel den diesjiihrigen Physik-Nobelpreis.Sie erhalten ihn fur ,,die Entwicklung von Methoden, die es erlauben, Atome mit Laserlicht zu kiihlen und einzufangen".Die der Laserkiihlung zugrundeliegende Idee geht auf das Jahr 1975 zuriick T. W. Hansch und A. L. Schawlow schlugen damals vor, die Wechselwirkung zwischen neutralen Atomen und Photonen auszunutzen, um den Atomen gezielt Energie zu entziehen und sie damit abzukiihlen.Dazu sollte eine Atomwolke von verschiedenen Seiten mit Laserlicht beleuchtet werden, das gegen einen atomaren iibergang leicht verstimmt ist.Aufgrund des Doppler-Effekts wiiren dann einzelne Atomc nur mit denjenigen Laserstrahlen in Resonanz, auf die sie sich zubewegen, und wiirden durch den Strahlungsdruck abgebremst.S. Chu und Mitarbeitern gelang es 1984 erstmals, diese Idee umzusetzen, und kurz danach, eine Wolke aus Natrium-Atomen bis zur theoretischen ,,Doppler-Grenze" von 0.24 mK abzukiihlen.Chu entwickelte 1987 gemeinsam mit D. Pritchard und basierend auf einer Idee des Cohen-Tannoudji-Schiilers J. Dalibard auch die magneto-optische Falle, in dcr sich eine Atomwolke mit Hilfe gegenlaufiger Laserstrahlen und eines schwachen Magnetfelds einsperren 1aRt -eine wichtige Voraussetzung f i r spatere Experimente, da die gekuhlten Atomwolken ansonsten allein schon aufgrund der Schwerkraft den Experimentatoren ,,entkommen" wiiren.1988 entdeckte W. D.
Es gibt die verbreitete Aussage, dass Quantenverschränkung, ein Schlüsselkonzept in der Quantenmechanik, kontraintuitiv sei. Diese Behauptung kann aber nicht nur Laien zugeschrieben werden, sondern findet sich auch bei Wissenschaftlern der Quantenmechanik wieder. Wie können wir uns das verständlich machen? Ich bearbeite dieses Thema auf Basis von vier miteinander verwobenen Gesichtspunkten: Erstens, auf einer theoretischen Ebene lege ich die hier relevanten Unterschiede zwischen der klassischen Physik und der Quantenmechanik vor. Dies geschieht hauptsächlich anhand des EPR Gedankenexperiment und den entsprechenden Standpunkten von Einstein et al. und Schrödinger. Zweitens, auf einer experimentellen Ebene veranschauliche ich die Kontraintuitivität der Quantenverschränkung im Zusammenhang mit einem spezifischen Forschungsfeld. Im Konkreten erfolgt dies anhand der Quanten-Optomechanik, genauer der Experimente der Forschungsgruppe „Quantum Foundations and Quantum Information on the Nano- and Microscale“ der Universität Wien. Drittens, auf einer persönlichen Ebene werte ich meine Interviews mit den Mitgliedern ebendieser Forschungsgruppe aus. Viertens, auf einer philosophischen Ebene mache ich mir Schlüsselkonzepte von Gaston Bachelards Epistemologie zunutze, wie zum Beispiel das epistemologische Profil oder einer durch Erfahrung belehrten Vernunft. Alle diese vier Aspekte werden zusammengenommen um zwei Aufgaben zu erfüllen: Einerseits die Konkretisierung der Besonderheiten und Merkmale der Kontraintuitivität im Kontext der Quantenverschränkung. Andererseits die Betrachtung der Frage ob und wie das Experimentieren mit Quantenverschränkung den Umgang mit dessen Kontraintuitivität erleichtert, zum Beispiel durch Gewöhnung. Im Großen und Ganzen stellt die Diplomarbeit keine tiefgreifende Analyse dieser beiden Themen zur Verfügung, sondern liefert eine plausible Annäherung an das Problem.