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Physik
Condensed-phase physics, quantum mechanics, classical mechanics, and dynamical systems. Interactive articles with simulations.
Das Doppelspalt-Experiment: Welle-Teilchen-Dualismus sichtbar gemacht
Richard Feynman nannte das Doppelspalt-Experiment „ein Phänomen, das auf keine klassische Weise erklärt werden kann und das den Kern der Quantenmechanik enthält.“ Das Experiment zeigt, dass einzelne Teilchen — Elektronen, Photonen, sogar Moleküle — ein Interferenzmuster erzeugen, wenn sie durch zwei Spalte gehen.
Das Video zeigt das berühmte Hitachi/Tonomura-Experiment (1989) — einzelne Elektronen, die eines nach dem anderen durch ein Biprisma geschickt werden. Jedes Elektron trifft als diskreter Punkt auf; mit der Zeit bilden die Punkte die charakteristischen Interferenzstreifen.
Wichtige Artikel und Referenzen
- Tonomura, A. et al. „Demonstration of single-electron buildup of an interference pattern.“ American Journal of Physics 57 (1989): 117–120.
- Bach, R. et al. „Controlled double-slit electron diffraction.“ arXiv:1210.6243
- Schlosshauer, M. „Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics.“ arXiv:quant-ph/0312059
Tomáš Mančal — Eine Reflexion über zwei Wege zur Quantenmechanik
Der Vortrag untersucht zwei Wege zur vollständigen Quantenmechanik, deren hundertjähriges Jubiläum — 1925 und 1926 — wir feiern. Er vergleicht Heisenbergs Modus Operandi, der in der Erweiterung der Hamilton-Jacobi-Mechanik und einer philosophisch motivierten Aufgabe des Zustandsbegriffs wurzelt, mit Schrödingers Weg, der ebenfalls über einen Limes führt — in diesem Fall die Eikonalgleichung — hin zu einer verallgemeinerten Wellengleichung und der Einführung des Zustandsbegriffs in einem völlig neuen Kontext.
Der Vortrag zeigt die Natürlichkeit des Übergangs: Im klassischen Limes war gewissermaßen fast alles bereits fertig — bis auf den paradigmatischen Sprung, den der Übergang zur Quantenvorstellung erfordert. Er verfolgt sowohl die technische Seite des Übergangs als auch das allgemeinere Thema, wie Geschichte in der Physik (und schließlich in jeder Wissenschaft) behandelt wird — innerer Mythos versus Historiker-Geschichte. Alles geschieht einerseits technisch fesselnd, andererseits philosophisch bis hin zum Paradoxen.
The Three Standard Models
Physics is not one field but three interlocking theoretical structures, each built to govern a different scale of reality. All three are models — human frameworks for navigating what cannot be solved exactly. All three are incomplete in precise, known ways. All three are among the most precisely tested constructions in the history of science.
Standard Model of Atomic and Molecular Physics
The quantum mechanics of many-electron systems — from Dirac’s 1929 recognition that the laws are known but the equations unsolvable, through the hierarchy of controlled approximations (Born–Oppenheimer, Hartree–Fock, DFT, DMFT), to the frontier problems of strongly correlated electrons: heavy fermionic systems and high-temperature superconductors.
Sub-sections: Heavy Fermionic Systems · High-Temperature Superconductivity
Standard Model of Particle Physics
The quantum field theory of elementary particles and their interactions — electroweak unification, quantum chromodynamics, the Higgs mechanism. The most precisely tested theory in science, and still manifestly incomplete: no gravity, no dark matter, no explanation of the matter–antimatter asymmetry.
Content in preparation.
Standard Model of Cosmology
The ΛCDM model — Lambda Cold Dark Matter — describing the large-scale structure and evolution of the universe. Inflation, the cosmic microwave background, nucleosynthesis, structure formation. Built on general relativity, confirmed to high precision by Planck and SDSS, yet dependent on two completely unidentified constituents: dark matter (27%) and dark energy (68%).
Content in preparation.