18. Juli 2019 / Christopher Ng

„Physik die Wissen schafft“: Wenn Verluste die Physik bereichern

Führt man ein Experiment mehrmals unter den gleichen Bedingungen durch, so sollte man auch ähnliche Ergebnisse erwarten können, oder etwa nicht? Stellen Sie diese Frage zufällig ausgewählten Personen, erhalten Sie höchstwahrscheinlich viel Zustimmung. Für das von Holger Cartarius präsentierte Experiment ist eine solche Herangehensweise jedoch nicht besonders hilfreich. Ein solch verblüffendes Experiment mit zunächst unerwartetem Ausgang stand im Zentrum des dritten Vortrags der Vortragsreihe Physik die Wissenschaft. Holger Catarius ging den Ursachen verschiedener Ergebnisse bei gleichem Versuchsaufbau auf den Grund und schlussendlich klärte er auch auf, wie das Motiv der diesjährigen Flyer der Vortragsreihe mit einem solchen Experiment zusammenhängt.

Um den Einstieg in die Quantensysteme und die Quantenoptik zu erleichtern, stellte Holger Catarius einen Analogsimulator vor. Ein Analogsimulator ist ein Versuchsaufbau beziehungsweise ein System, welches sich ähnlich wie das gewünschte verhält, jedoch anschaulicher oder weniger komplex darzustellen ist. Dies bietet den Vorteil, dass man Quanteneffekte mit einem Analogsimulator, zum Beispiel einem Mikrowellenresonator, auch mit wenig Rechenleistung simulieren kann. Nach dieser kurzen Einführung wurde dann ein Versuchsaufbau vorgestellt, mit dem auf quantenoptische Effekte geschlossen werden kann. Hierbei wurde ein geschlossenes System mit zwei Veränderlichen präsentiert. Nach dem schrittweisen Verändern der beiden Variablen, welche nach insgesamt vier Mal variieren wieder an der Ausgangsposition waren, wurde erneut gemessen und festgestellt, dass entgegen aller Erwartungen ein anderes Ergebnis als zu Beginn gemessen wurde.

Nach einer kurzen Erklärung der Messung und weshalb ein solch zunächst unerwartetes Ergebnis auftritt, verglich Herr Catarius das gerade erläuterte Experiment mit einem Quantensystem, in dem ein ähnliches Verhalten zu beobachten ist. Hierbei betonte er aber, dass es nicht einfach sei den beschriebenen Effekt auf quantenmechanischer Ebene herbeizuführen, da ein solches System nicht stabil ist. Dies bedeutet, dass man zum Beispiel ein Versuchsteilchen nicht über längere Zeiträume festhalten könne. Jedoch lässt sich das System über den Zu- und Abfluss von Energie von außen stabilisieren. Daher auch der Titel des Vortrags: "Wenn Verluste die Physik bereichern". Schlussendlich klärte er noch das Entstehen des Motives der diesjährigen Flyer auf. Diese wurde nämlich bei einem Versuch in einem stabilen Versuchsaufbau gemessen. Mit diesem Fun-Fact gelang ein runder Abschluss der diesjährigen Vortragsreihe "Physik die Wissenschaft".

Nach dem Vortrag konnte man sich im Foyer bei Versuchen und Simulationen die Welt der Quantenmechanik und Schwingungen weiter erklären lassen und über diese bei Getränken und Brezeln diskutieren.

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