Vortragsthema
Prof. Klaus R. Schubert | ||
Beobachten, Messen, Verstehen - Quanteneffekte von 1900 bis 2000 |
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Die Sonne wärmt. - Wie schafft es die Wärme, von der Sonne durch den luftleeren Raum zur Erde zu gelangen? Wärmestrahlung besteht aus elektromagnetischen Wellen, die durch die Theorie von Maxwell perfekt beschrieben und verstanden werden. - Wirklich perfekt verstanden? Dafür muss die Intensität der Strahlung und ihre Verteilung über verschiedene Wellenlängen genau gemessen werden. - Wie gemessen und womit? Um 1890 fehlten dafür genaue Messinstrumente. Da aber damals in allen deutschen Großstädten Gaslaternen aufgestellt wurden, führte der Wettbewerb von Gaslampenbauern zu einem Forschungsauftrag an die Physikalisch-Technische Reichsanstalt in Berlin. Als Folge dieses Auftrags wurden immer genauere Bolometer entwickelt. Nicht nur die Sonne strahlt, sondern alle heißen und kalten Körper. Präzise Messungen in Berlin zeigten im Sommer 1900, dass die Maxwellsche Beschreibung der Strahlung heißer Körper falsch ist. - Lässt sich die Theorie umschreiben? Dies gelang Max Planck mit einer rein mathematischen Formel im Herbst 1900. Niemand verstand sie. Bis Ende 1900 hatte Planck sie verstanden und dabei die Quantentheorie geschaffen. Erst 1925 wurde daraus durch Werner Heisenberg und andere die heute noch gültige Quantenmechanik. - Was können wir mit dieser verstehen? Atomaufbau und Molekülaufbau, später sogar den Aufbau von Atomkernen. Insbesondere gelang es, endlich die Spektrallinien im Sonnenlicht zu verstehen, die Joseph Fraunhofer schon 1820 entdeckt hatte. - Sagt die Quantenmechanik Neues voraus, was noch niemand beobachtet hatte? Eine wichtige Vorhersage, durch Paul Dirac 1928 war die Existenz von Antimaterie. Sie wurde 1932 in der kosmischen Strahlung entdeckt. - Was ist kosmische Strahlung? Diese wird im Vortrag mit einer Funkenkammer vorgeführt. Im Universum ist die Antimaterie weitgehend verschwunden, obwohl wir annehmen und Hinweise dafür haben, dass sie im Urknall gleich häufig wie unsere Materie entstanden ist. - Was ist der deutlichste Hinweis darauf? Dies ist der letzte hier vorgestellte Quanteneffekt, die 1964 entdeckte kosmische Hintergrundstrahlung. Sie erfüllt das gesamte Universum, sie entstand zu einer Zeit, wo das Universum 10 hoch 15 Grad heiß war. Die heutige Intensität und Wellenlängenverteilung ist die eines strahlenden Körpers mit der Temperatur 2,7 Grad Kelvin und folgt genau der Planckschen Formel von 1900. - Wirklich genau? Im Jahr 2000 wurden kleine, aber aufregende Abweichungen gemessen. - Wie können wir diese verstehen? Folien vom Vortrag (pdf-Datei, 2,5 MB) | ||