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Quantenphysik

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Quantenphysik

Bohr und Heisenberg: Die Quantenphysik ist eine im 20. Jahrhundert entstandene Sammlung physikalischer Theorien, die das Verhalten von Atomen und Teilchen beschreiben und es ermöglichen, bestimmte Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung aufzuklären. Die Quantenphysik ist ein Zweig der Physik, der Phänomene in der Welt der atomaren Dimensionen zusammenfasst und erklärt. Sie basiert auf der Erkenntnis, dass die in einem physikalischen System enthaltene Energie quantisiert ist, dh. dass es nicht alle Werte in einer kontinuierlichen Folge innerhalb eines Bereichs annehmen kann, sondern auf einzelne separate (diskrete) Werte beschränkt ist.

Quantenmechanik, Quantenelektrodynamik, Quantenstatistik, Quantenoptik (Laser) und Quantenchromodynamik sind eigenständige Bereiche der Quantenphysik

Die Quantenphysik erklärt Phänomene wie Mikroprozesse in Gasen, Kristallen, Halbleitern, Supraleitern, Suprafluiden. Alltägliche Dinge wie die chemischen oder physikalischen Eigenschaften verschiedener Materialien (Farbe, Ferromagnetismus, elektrische Leitfähigkeit etc.) lassen sich nur mit Hilfe der Quantenphysik vollständig erklären bzw. verstehen. Die Quantenphysik ist neben der Relativitätstheorie der zweite Eckpfeiler der modernen Physik und das wichtigste Gebiet der im 20. Jahrhundert entwickelten Theoretischen Physik.

In vielerlei Hinsicht arbeitet die heutige Technologie in einem Maßstab, in dem Quanteneffekte signifikant sind. Wichtige Anwendungen der Quantentheorie umfassen Quantenchemie, Quantenoptik, Quantencomputer, supraleitende Magnete, Leuchtdioden, optische Verstärker und Laser, Transistoren und Halbleiter wie Mikroprozessoren, medizinische Bildgebung wie Magnetresonanztomographie und Elektronenmikroskopie. Die Erklärung vieler biologischer und physikalischer Phänomene liegt in der Natur chemischer Bindungen, insbesondere im Makromolekül DNA.

Die letzten Meldungen mit dem Thema „Quantenphysik“

25.09.2024
| Teilchenphysik | Quantenphysik | Quantencomputer |
Ultraschnelle Steuerung quantenverschränkter Elektronen
Forschenden in Heidelberg ist es gelungen in die Bewegung des Elektronenpaars im Wasserstoffmolekül gezielt einzugreifen.
19.07.2024
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Quantenmikroskopie: Elektronen in Zeitlupe sichtbar gemacht
Physiker*innen haben ein Quantenmikroskopieverfahren entwickelt, mit dem es erstmals gelungen ist, die Bewegung von Elektronen auf der atomaren Ebene gleichzeitig mit extrem hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu erfassen. Es bietet Potenziale, um Materialien deutlich zielgerichteter als bislang zu entwickeln.
04.07.2024
| Festkörperphysik | Quantenphysik |
Exotischer Quantenzustand beobachtet
Ein internationales Forschungsteam hat einen exotischen Quantenzustand der Materie in einer Festkörperverbindung entdeckt – sogenannte repulsiv gebundene Magnonen. Diese Beobachtung ist für die Grundlagenforschung in der Quantenphysik recht spektakulär.
19.06.2024
| Relativitätstheorie | Quantenphysik | Astrophysik |
Wie stehen quantenverschränkte Photonen mit der Erdrotation in Verbindung?
Ein von Philip Walther geleitetes Forscherteam an der Universität Wien hat in einem wegweisenden Experiment die Effekte der Erdrotation auf quantenverschränkte Photonen untersucht.
04.06.2024
| Elektrodynamik | Quantenphysik |
Wie Quantenfeldtheorien zerfallen und sich spalten können
Einfaches Konzept von Zerfall und Spaltung der "magnetischen Quiver" hilft, komplexe Quantenphysik und mathematische Strukturen zu klären.
18.05.2024
| Quantenphysik |
Was ist „Zeit“ für Quantenteilchen?
Bei einem verblüffenden Phänomen der Quantenphysik, dem sogenannten Tunneln, scheinen sich Teilchen schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen. Darmstädter Physiker glauben jedoch, dass die Zeit, die die Teilchen zum Tunneln brauchen, bisher falsch gemessen wurde.
10.05.2024
| Optik | Quantenphysik |
Erstmals atomare Auflösung mit optischer Mikroskopie
Physikerinnen und Physiker der Universität Regensburg erreichen erstmals atomare Auflösung mit optischer Mikroskopie, indem sie das Licht eines Quantenfunkens schneller als eine Billionstel Sekunde messen.
24.04.2024
| Atomphysik | Festkörperphysik | Quantenphysik |
Überraschende Umkehr in Quantensystemen
Forschende haben topologisches Pumpen in einem künstlichen Festkörper aus kalten Atomen untersucht. Die Atome wurden mit Laserstrahlen gefangen.
15.04.2024
| Teilchenphysik | Festkörperphysik | Quantenphysik |
Quantenverschränkung in Quasiteilchen: der Stealth-Modus gegen Unordnung
Würzburger Physiker haben herausgefunden, dass Quantenverschränkung Quasiteilchen wirksam vor Störstellenstreuung schützt – selbst dann, wenn diese starker Unordnung ausgesetzt sind.
21.03.2024
| Quantenphysik |
Quantentanz im Trommeltakt
Physiker*innen der Universität Regensburg choreographieren die Verschiebung eines elektronischen Energieniveaus mit atomaren Schwingungen schneller als eine billionstel Sekunde.
20.03.2024
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Mit Atomwolken Dunkle Materie detektieren
Die Natur eines Großteils der Materie im Universum ist Physikern weiterhin ein Rätsel. Bisherige Versuche, sie zu detektieren, scheiterten. Nun zeigen Darmstädter Physiker, wie es mit so genannten Quantensensoren doch noch gelingen könnte.
02.03.2024
| Festkörperphysik | Quantenphysik |
Quantenfilm auf Kunststoff
Ein Forschungsteam des HZDR und der Universität Salerno in Italien hat entdeckt, dass dünne Filme aus Bismut den sogenannten nichtlinearen Hall-Effekt aufweisen. Dieser Effekt könnte in Technologien zur kontrollierten Nutzung von Terahertz-Hochfrequenzsignalen auf elektronischen Chips bedeutsam sein.
16.02.2024
| Quantenphysik |
Neues von der Quantentechnologie: Positionen einzelner Atome in 3D sichtbar gemacht
Ein Forschungsteam des Instituts für Physik der Universität Rostock und der Technischen Universität München hat einen bedeutenden Fortschritt in der Quantentechnologie erzielt.
22.01.2024
| Akustik | Wellenlehre | Quantenphysik |
Auf dem Weg zum Quantum des Schalls
Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts ist es gelungen, wandernde Schallwellen in Wellenleitern wesentlich stärker abzukühlen, als dies bisher mit Laserlicht möglich war.
17.01.2024
| Quantenphysik |
Massenproduzierbarer Mini-Quantenspeicher
Netzwerke wie das Internet oder das Mobilfunknetz sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Ähnliche Netzwerke sollen in Zukunft auch für Quantentechnologien entstehen und es ermöglichen, Nachrichten mit Hilfe der Quantenkryptographie abhörsicher zu übertragen oder Quantencomputer miteinander zu verbinden.
16.01.2024
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Atome, die miteinander Pingpong spielen
Atome können Licht aufnehmen und wieder aussenden – das ist ein ganz alltägliches Phänomen. Meistens aber gibt ein Atom ein Lichtteilchen in alle möglichen Richtungen ab, dieses Photon dann wieder einzufangen ist gar nicht so einfach.
10.01.2024
| Quantenphysik |
Dunkelheit macht Makro-Quanteneffekte sichtbar
Schnell sein, Licht vermeiden und über eine kurvenreiche Rampe rollen: Das ist das Rezept für ein bahnbrechendes Experiment, das Innsbrucker Physiker in einem kürzlich veröffentlichten Artikel vorschlagen.
11.12.2023
| Quantenphysik |
Absolut abhörsichere Kommunikation durch Quantentechnologie
Eine absolut abhörsichere Kommunikation sowie der abhörsichere Transfer anderer Daten wird durch eine neue Technologie möglich, die auf Quantenmechanik basiert. Die Methode kann einfach in bestehende Herstellungsprozesse von Mikrochips und Prozessoren integriert werden und ist kostengünstig herzustellen.
09.12.2023
| Teilchenphysik | Quantenphysik |
Neuartiges Mikroskop arbeitet mit dem Quantenzustand einzelner Elektronen
Physiker*innen der Universität Regensburg haben einen Weg gefunden, den Quantenzustand einzelner Elektronen mit einem atomar auflösenden Mikroskop zu manipulieren.
07.12.2023
| Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenphysik |
Optisch geschaltete Magnetfelder: An-Aus in billionstel Sekunden
Angeregt durch korkenzieherförmige Strahlung: Physiker:innen der Universität Duisburg-Essen und ihre Kooperationspartner haben entdeckt, dass winzige Graphenscheiben unter Infrarot-Strahlung zu Elektromagneten werden können. Nature Communications berichtet.
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