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Was passiert, wenn ein sich in einer Superposition befindendes Quantensystem mit der Umgebung interagiert? Müsste die Superposition dann nicht verloren gehen?
Ja, ein Quantensystem interagiert immer mit seiner Umgebung und diese Wechselwirkung zerstört quantenmechanisch Superpositionen. Der Prozess wird als Dekohärenz bezeichnet. Um das zu verstehen, müssen wir aber erst ein paar Schritte zurückgehen.Zuerst müssen wir uns mit Wellen befassen. Ihr kennt viele verschiedene Arten von Wellen, z.B. Wasserwellen oder Schallwellen. Ihr könnt Wellen in einem Seil…
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Warum ist der Himmel unter dem Regenbogen immer heller als über dem Bogen?
Nach dieser Vorarbeit (Wie entsteht ein Regenbogen?) können wir nun zu euren Fragen kommen. Schauen wir nochmal alles, was wir bisher gelernt haben, in dem Foto an. Wir sehen, dass der innere Regenbogen innen blau und außen rot ist. Der äußere Regenbogen ist genau umgekehrt. Außerdem sehen wir im Bild recht deutlich, dass der Bereich…
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Warum gibt es immer nur einen Regenbogen (oder noch den Spiegelbogen) und nicht viel mehr Bögen zur gleichen Zeit?
Nach dieser Vorarbeit (Wie entsteht ein Regenbogen?) können wir nun zu euren Fragen kommen. Wir haben gelernt, dass der innere Regenbogen durch eine Totalreflexion in den Regentropfen entsteht. Der äußere benötigt zwei Reflexionen in den Tropfen. Also ist die Frage nach weiteren Regenbögen naheliegend. Dazu müssten auch entsprechend mehr Reflexionen stattfinden. Wissenschaftler haben berechnet, dass…
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Gibt es einen umgedrehten Regenbogen?
Nach dieser Vorarbeit (Wie entsteht ein Regenbogen?) können wir nun zu euren Fragen kommen. Vielleicht habt ihr schonmal gesehen, dass es doppelte Regenbögen geben kann. Den inneren haben wir gerade besprochen. Im nächsten Bild sehen wir, wie der zweite, äußere Regenbogen entsteht. In den Regentropfen werden die Lichtstrahlen zweimal reflektiert. Wieder können wir durch die…
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Warum sind die Regenbogenfarben rot, orange, gelb, grün, blau und lila? (Cara, 8)
Nach dieser Vorarbeit (Wie entsteht ein Regenbogen?) können wir nun zu euren Fragen kommen. Dazu schauen wir uns an, wie die verschiedenen Farben sich in einem Regentropfen verhalten. Das Schaubild auf der linken Seite zeigt, dass wir die beiden zuvor erklärten Phänomene vorfinden: 1. Flacher Einfall zur Oberfläche des Regentropfens führt zur Aufspaltung der Farben.…
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Wie entsteht ein Regenbogen?
Die Physik des Regenbogens Die Entstehung von Regenbögen ist ein fantastisches physikalisches Phänomen, für das sich Wissenschaftler und Wissenschaftler*innen schon seit Jahrtausenden begeistern. Um alle eure großartigen Fragen zu beantworten, müssen wir uns etwas mit den Grundlagen von Licht und transparenten Materialien befassen. Zuerst können wir in einem Experiment das weiße Licht, wie es auch…
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Ist Nuklearenergie wirklich so schlimm?
Erstmal möchte ich erklären, was Nuklearenergie überhaupt ist: Atome bestehen aus einer Atomhülle mit Elektronen (damit beschäftigen sich Chemiker) und aus einem im Verhältnis zum Atom winzigen Atomkern (damit beschäftigen sich Kernphysiker). Im Atomkern befinden sich positiv geladene Teilchen, die sogenannten Protonen, und neutrale Teilchen, die sogenannten Neutronen. Protonen stoßen sich gegenseitig ab, weil sie…
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„Quantum 100“ – der neue Themenfokus
Jetzt wird’s elementar…! Begleite Sophie und Oho in die rätselhafte Welt der Quantenphysik. Wie hoch ist ein Quantensprung? Wo steckt heute überall Quantentechnologie drin? Was ist der Unterschied zwischen einem ‚klassischen‘ Computer und einem Quantencomputer? Wie hat die Quantentheorie unser Weltbild verändert? Was bedeutet „Unschärferelation“? Und warum steht eine Katze im Zentrum des berühmten Gedankenexperiments…
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Warum ist der Himmel blau?
Genau wie die Farben des Regenbogens kommt das Himmelsblau dadurch zustande, dass das weiße Licht der Sonne aus allen möglichen Farben zusammengesetzt ist. Diese verschiedenen Farben entsprechen unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts. Rote Farben haben lange, grüne mittlere und blaue Farben kurze Wellenlängen. Als weitere Information müssen wir noch wissen, dass verschiedene Farben durch Materialien unterschiedlich…
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Was sind Quanten?
Die Wörter „Quantum“ (Einzahl) und „Quanten”(Mehrzahl) wird benutzt, um die kleinste mögliche Menge einer physikalischen Größe zu bezeichnen. Obwohl das Wort „Quanten“ auch schon vorher in der Physik genutzt wurden, wurden es erst richtig bekannt, als Physiker und Physikerinnen am Anfang des 20. Jahrhunderts begannen, die atomare Welt zu erforschen.Die erste große Überraschung und gleichzeitig…
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Wie ist das Verhältnis zwischen Quantentheorie und Quantentechnologien?
Wenn man unter Quantentechnologien alle Technologien verstehen würde, die ohne Verständnis der Quantentheorie unmöglich wären, müssten alle Handys, Computer oder sogar Fernseher oder Radios als Quantentechnologie bezeichnet werden. Einer der ersten Erfindungen dank der Quantentheorie war der Transistor schon im Jahr 1947. Transistoren finden überall Einsatz und haben die unglaubliche elektrotechnische Revolution der letzten 70…
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Wie kann man die Relativitätstheorie mit der Quantenphysik vereinbaren?
Sowohl die Quantentheorie als auch Relativitätstheorie wurden eigentlich zeitgleich am Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt. Die ursprüngliche Quantentheorie von Bohr, Schrödinger, Heisenberg und anderen (auch „Quantenmechanik“ genannt) konnte man nicht mit der Relativitätstheorie vereinbaren. Die Quantenmechanik konnte den Aufbau von Atomen und Molekülen sehr gut erklären und somit eine Theoriegrundlage für die Chemie schaffen. Obwohl…
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Was ist die Unschärferelation?
Die physikalischen Gesetze, die die Physik der atomaren Welt beschreiben, sind oft überraschend und lassen sich mit unserer alltäglichen Erfahrung nicht vereinbaren. Einer der bedeutendsten Unterschiede zwischen der Welt der Atome und unserem Alltag ist, dass man im Gegensatz zu unserem Alltag viel genauer über den Messprozess nachdenken muss.Stellt euch zum Beispiel vor, ihr beobachtet…
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Welche Technologien/Erfindungen würde es heute ohne die Entdeckung der Quantenmechanik nicht geben? / Wo steckt heute überall Quantentechnologie drin?
Moderne Elektronik (zum Beispiel in Bildschirmen von Fernsehern oder Handys) basiert auf der Halbleiter-Technik. Ein wichtiger Aspekt der Funktionsweise von elektronischen Haltleiter-Bauteilen basiert auf der quantenmechanischen Tatsache, dass es verbotene Energien für Elektronen in diesen Materialien gibt. Die Elektronen müssen also erst einen „Quantensprung“ machen, bevor sie fließen können.Besonders anschaulich sehen wir den Effekt der…
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Woher kommt die Redewendung vom Quantensprung?
Max Planck war einer der Entdecker der Quantenphysik und es gibt eine interessante Geschichte über seine Schulzeit. Sein Lehrer soll Max Planck von einem Physikstudium abgeraten haben, da es nicht mehr viel zu entdecken gäbe. Es stellte sich heraus, dass der Lehrer Unrecht hatte. Plancks Arbeiten führten schließlich zu der Beschreibung von Quantensprüngen in Atomen.…
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Wie hoch ist ein Quantensprung?
Bei einem Quantensprung wird unglaublich wenig Energie verbraucht oder freigesetzt. Wir können trotzdem einmal versuchen, den Quantensprung von einem Elektron in einem Atom mit einem wirklichen Sprung zu vergleichen. Ihr wisst, dass es schwieriger ist, hochzuspringen, wenn ihr einen schweren Rucksack tragt. Also bedeutet mehr Gewicht mehr Energieverbrauch beim Hochspringen. Also machen wir direkt einen…