Moderne Physik am Samstagmorgen im Sommer 2012

From Institute for Theoretical Physics II / University of Erlangen-Nuremberg

Jump to: navigation, search

Der erste Vortrag der Reihe wurde von Prof. Hensel am 16. Juni gehalten. Ca. 180 Zuhörerinnen und Zuhörer waren gekommen, um etwas über die Suche nach Dunkler Materie zu erfahren. Prof. Hensel erklärte, welche Hinweise wir auf Dunkle Materie im Weltall haben, wie die "normale" Materie aufgebaut ist (das Standardmodell der Teilchenphysik), wie man sich sogenannte "supersymmetrische Erweiterungen" dieses Standardmodells vorstellt, und wie diese vielleicht das Rätsel der Dunklen Materie in der Zukunft lösen können. Bereits während des Vortrags gab es viele Fragen, und es wurde lebhaft diskutiert. Nach dem Vortrag wurden Prof. Hensel dann in kleinerem Kreis zahlreiche weiteren Fragen gestellt, die bis tief in die Grundlagen der Physik reichten.

Prof. Wilms beim Vortrag über Schwarze Löcher

Aufgrund des großen Zuspruchs wurde die Vortragsreihe dann in einen größeren Hörsaal verlegt. Am 23. Juni erklärte Prof. Gerd Leuchs, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichtes, die rätselhaften Eigenschaften des Lichts. Nach seiner Erklärung einfacher Wellenphänomene kam er auf merkwürdige Quantenexperimente mit einzelnen Photonen zu sprechen. Besonderes Highlight war dabei die Live-Demonstration eines Interferenzexperimentes, bei dem nach und nach einzelne Photonen auf einer speziellen Kamera registriert wurden. Im Laufe der Zeit zeichnete sich so das aus der Wellenphysik erwartete Interferenzmuster ab, in der Dichte der von der Kamera registrierten Photonen.

Am 30. Juni zeigte Prof. Jörn Wilms, was es mit Schwarzen Löchern auf sich hat. Er begann mit einer historischen Einleitung und kam dann zu den Vorhersagen der Einsteinschen Gravitationstheorie, bevor er aktuelle astronomische Beobachtungen erklärte, welche auf Schwarze Löcher hindeuten (z.B. im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße).

Prof. Kristina Giesel bei ihrem Vortrag über Quantengravitation

Am 7. Juli wurde die Reihe von Prof. Kristina Giesel beschlossen. Sie erklärte, weshalb es nötig ist, die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie (d.h. die moderne Theorie der Gravitation) und die Quantenmechanik zu vereinen. Im zweiten Teil des Vortrags stellte sie dann einen Ansatz vor, der in Erlangen intensiv erforscht wird, die sogenannte "Loop Quantum Gravity" (Schleifen-Quanten-Gravitationstheorie). Eine Animation der Raumzeitfluktuationen auf den kleinsten Längenskalen bildete den Abschluss dieses Vortrages.


Überblick

Diese neue Vortragsreihe richtet sich an Schülerinnen, Schüler und interessierte Laien. An vier Samstagen im Sommer 2012 wurde allgemeinverständlich über moderne Themen aus der Welt der Forschung berichtet. Dabei ging es um die folgenden aktuellen Themen:

  • "Dunkle Materie – Auf der Suche nach exotischer Materie mit der weltgrößten Maschine" (Prof. Carsten Hensel, 16. Juni)
  • "Rätselhaftes Licht – aus der Welt der Quantenoptik" (Prof. Gerd Leuchs, 23. Juni)
  • "Schwarze Löcher – Monster im All" (Prof. Jörn Wilms, 30. Juni)
  • "Kosmologie und Quantengravitation – die bizarre Welt auf der Planck-Skala" (Prof. Kristina Giesel, 7. Juli)

Die Vorträge finden jeweils Samstags um 11:15 statt. Jeder Vortrag dauert ca. 45 Minuten. Danach gibt es Gelegenheit, Fragen zu stellen, so dass die gesamte Veranstaltung ca. 1 Stunde dauern kann. Die Vorträge finden statt im Hörsaal G (Hörsaalgebäude Physik/Biologie in der Staudtstraße). Die Buslinien 287 und 293 halten an der Haltestelle Sebaldussiedlung, von der aus der Hörsaal bequem zu erreichen ist (den Schildern nach, vorbei an dem Genetiklabor und an den zwei Bio/Physik-Gebäuden). An der Staudtstr. kann auch geparkt werden. Der Eintritt ist natürlich kostenlos.

Weitere Informationen zu den Vorträgen aus dem Sommer 2012

  • Hinweis: Wie mehrfach gewünscht, werden wir an dieser Stelle auch Verweise auf weitergehende Literatur und Weblinks zur Verfügung stellen. Ebenso wollen wir versuchen, die Folien aus den Vorträgen hier zum Download anzubieten. (Bitte um etwas Geduld).
  • Weitere Anregungen/Nachfragen bitte einfach an: Florian Marquardt.
  • "Dunkle Materie – Auf der Suche nach exotischer Materie mit der weltgrößten Maschine" (Prof. Carsten Hensel, 16. Juni)

Seit fast 80 Jahren ist die Existenz Dunkler Materie bekannt. Um was es sich bei Dunkler Materie jedoch handelt, ist bis heute ein ungelöstes Rätsel. Mit dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN könnte dieses gelöst werden.

Prof. Hensel beim ersten Vortrag der Reihe am 16. Juni

Zur Person: Prof. Hensel ist momentan Professor am Erlangen Center for Astroparticle Physics und arbeitet in der experimentellen Teilchenphysik.

Zwei Webseiten mit weiteren Informationen zum Thema, für Laien: DESY "KworkQuark" und "Particle Adventure"

Download der Vortragsfolien: File:2012ModernePhysikHenselFolien.pdf


  • "Rätselhaftes Licht – aus der Welt der Quantenoptik" (Prof. Gerd Leuchs, 23. Juni)
Quantenoptisches Experiment (Quelle: MPL Erlangen)

Die Quantenphysik beschreibt eine Welt, die durch unsere im Alltag geschulte Vorstellung nicht zu begreifen ist. Dies wird offenbar, wenn man konzeptionell einfache Experimente macht, für die man aber ein tiefes Verständnis entwickeln muss. Der Quantenphysik liegt eine erstaunlich erfolgreiche Theorie zugrunde, die sich in den letzten 100 Jahren auch bei der enormen Weiterentwicklung der Experimentiertechnik in dieser Zeit immer wieder glänzend bestätigt hat. Aber der Umgang mit ihr ist schwer, besonders dann wenn man mit einem einzelnen Quantensystem experimentiert. So kommt es, dass selbst Experten ab und zu Probleme haben, aus der Intuition heraus ohne aufwändige, detaillierte Rechnungen die richtigen Ergebnisse abzuschätzen. Bis heute werden immer wieder neue Experimente publiziert werden, bei denen Wissenschaftler um das richtige Verständnis ringen. Die Optik eignet sich besonders gut, um solche Aspekte der Quantenphysik zu demonstrieren. Indem wir uns mit diesen Beobachtungen beschäftigen, lernt jeder für sich mit der Quantenwelt umzugehen.

Zur Person: Prof. Leuchs ist Inhaber des Lehrstuhls für Optik und Gründungsdirektor des seit 2008 bestehenden Erlanger Max Planck Institutes für die Physik des Lichtes.

  • "Schwarze Löcher - Monster im All" (Prof. Jörn Wilms, 30. Juni)
Schwarzes Loch (Computerbild: NASA)

Schwarze Löcher gehören zu den einfachsten aber auch faszinierendsten Vorhersagen der Relativitätstheorie. Im Universum können Schwarze Löcher sowohl als Überbleibsel von Explosionen sehr massereicher Sterne gefunden werden als auch als Monster mit Massen von vielen Millionen Sonnenmassen in den Zentren von Galaxien. Der Vortrag zeigt, wie Astronomen Schwarze Löcher im Universum suchen und welche Eigenschaften diese Objekte haben.

Zur Person: J. Wilms ist Professor für Astronomie und Astrophysik an der Remeis-Sternwarte in Bamberg/am Erlangen Center for Astroparticle Physics.

Links: Astrowissen (deutsch) und Imagine/NASA (englisch)

Download der Vortragsfolien: File:2012ModernePhysikWilmsFolien.pdf

  • "Kosmologie und Quantengravitation – die bizarre Welt auf der Planck-Skala" (Prof. Kristina Giesel, 7. Juli)
Künstlerische Darstellung der Quantenfluktuationen in der Raumzeit auf kleinen Abständen. Copyright: Prof. Thomas Thiemann (Lehrstuhl für Quantengravitation), Milde Marketing, Exozet Potsdam

Man geht davon aus, dass die derzeitig existierenden physikalischen Theorien nicht mehr anwendbar sind bei winzig kleinen Abständen, nämlich auf der sogenannten Planck Längenskala (das sind ca. 10^-33 cm, viel kleiner als ein Atomkern). Aber was beschreibt die physikalischen Prozesse bei solch kleinen Abständen, die z.B. bei explodierenden Schwarzen Löchern und dem Urknall eine Rolle spielen? Eine naheliegende Vermutung ist, dass solch eine Theorie durch eine Quantisierung der Gravitation formuliert werden kann. In diesem Vortrag soll diskutiert werden, warum es so kompliziert ist, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantentheorie in Einklang zu bringen, welche Ansätze bereits existieren und wie diese Quantengravitationstheorien unsere Welt auf der Planck Skala beschreiben.

Zur Person: Prof. Giesel ist Professorin für Theoretische Physik am Erlanger Institute for Quantum Gravity.

Link zum Film: Hier ein Link zu der Webseite mit dem gezeigten Film der Raumzeitfluktuationen. Ein Download-Link für den Film findet sich am Ende der Seite.

Poster Sommer 2012

FlyerModernePhysikAmSamstagMorgenSommer2012.jpg

Weitere Impressionen

Prof. Wilms beim Vortrag über Schwarze Löcher
Die Zuhörerschaft während einem der Vorträge