Moderne Physik am Samstagmorgen im Winter 2013/14

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

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Im folgenden die alten Beschreibungen zu den Vorträgen:

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Am 16. November 2013 geht es im ersten Vortrag um erstaunliche neue Anwendungen von leistungsstarken Lasern. Prof. Peter Hommelhoff wird erklären, wie Laser möglicherweise in Konkurrenz treten könnten zu den bekannten riesigen Teilchenbeschleunigern, wie dem CERN, an welchem kürzlich das Higgs-Teilchen entdeckt worden ist. ("Laser – Teilchenbeschleuniger der Zukunft ?")

Im zweiten Vortrag (30. November) nimmt Dr. Ingo Kreykenbohm die Zuhörer auf eine Reise ins Weltall, zu den Neutronensternen. Unter ihren vielen extremen Eigenschaften wird er zum Beispiel schildern, wie sie Magnetfelder erzeugen, welche einige Milliarden mal stärker sind als alles, was wir auf der Erde kennen. ("Auf der Jagd nach den stärksten Magnetfeldern im Universum")

Im neuen Jahr, am 18. Januar 2014, gibt Prof. Dr. Joachim von Zanthier faszinierende Einblicke in die scheinbar widersprüchliche Natur des Lichts. Manchmal verhält sich Licht wie ein Regen aus einzelnen Teilchen, doch in anderen Fällen zeigt es das typische Verhalten einer Welle. ("Was ist Licht ? - Eine moderne Antwort auf eine alte Frage")

Im vierten und letzten Vortrag der Reihe in diesem Winter geht es schließlich um schwarze Löcher. Prof. Dr. Hanno Sahlmann erklärt am 1. Februar die Eigenschaften dieser mysteriösen Objekte, die von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt und inzwischen an vielen Stellen im Universum bereits nachgewiesen worden sind. Er wird aufzeigen, wie man momentan durch sorgfältige Analyse dieser Eigenschaften versucht, das rätselhafte Verhalten von Raum und Zeit bei sehr kleinen Abständen endlich zu verstehen. ("Die seltsamen Eigenschaften schwarzer Löcher – und was sie uns vermutlich über die Natur von Raum und Zeit verraten")


Details zu den Vorträgen

  • Samstag, 16. November: Laser – Teilchenbeschleuniger der Zukunft ?, Prof. Dr. Peter Hommelhoff

Teilchenbeschleuniger erlauben es, neue Erkenntnisse in der Grundlagenforschung zu gewinnen, wie man an der kürzlich erfolgten Entdeckung des "Higgs-Teilchens" sieht, für dessen Vorhersage der Physik-Nobelpreis 2013 verliehen wird. Sie haben aber auch z.B. in der medizinischen Anwendung Verbreitung gefunden. Bisher basieren diese meist großen Maschinen darauf, dass die Teilchen mit Mikrowellenfeldern beschleunigt werden. Würde man anstelle von Mikrowellenfeldern optische Felder verwenden, sollte es möglich sein, Beschleuniger viel kleiner und kompakter zu bauen. Dies würde ganz neue Möglichkeiten für alle Art von Anwendungen ermöglichen, die von der medizinischen Forschung bis zur physikalischen Grundlagenforschung reichen und sicher noch ganz neue Möglichkeiten eröffnen würden. Der extrem schnelle Fortschritt der Lasertechnologie gemeinsam mit unseren neuesten Forschungsergebnissen zur Laser-basierten Beschleunigung von Elektronen deutet auf eine vielversprechende Zukunft hin. All dies wird in diesem Physik-am-Samstagmorgen-Vortrag in allgemeinverständlicher Art vorgestellt.

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  • Samstag, 30. November: Auf der Jagd nach den stärksten Magnetfeldern im Universum, Dr. Ingo Kreykenbohm

Wohl jeder hat schon einmal einen Kompass in der Hand gehabt: auf fast magische Weise zeigt die Kompassnadel immer Richtung Norden. Der Grund: das natürliche Magnetfeld der Erde. Ohne dieses Magnetfeld wäre auf der Erde wahrscheinlich kein Leben möglich. Es schützt uns vor dem gewaltigen Teilchenstrom, den unsere Sonne aussendet und der permanent die Erde bombadiert - der Sonnenwind würde binnen kürzester Zeit jedes Leben an der Oberfläche vernichten. Doch verglichen mit anderen Magnetfeldern im Universum ist unser magnetischer Schutzschild lächerlich schwach. Der Vortrag gibt einen Einblick in die Erforschung der stärksten Magnetfelder im Universum, wie sie bei Neutronensternen gemessen werden. Diese sind einige Milliarden Mal stärker als die stärksten Magnetfelder, die Menschen erzeugen können. Dennoch können sie mit den gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten beschrieben werden. Wie werden die Neutronensterne gefunden? Wie werden ihre Magnetfelder nachgewiesen? Lassen Sie uns gemeinsam auf die Jagd nach den stärksten Magnetfeldern im Universum gehen!


  • Samstag, 18. Januar: Was ist Licht ? - Eine moderne Antwort auf eine alte Frage, Prof. Dr. Joachim von Zanthier
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Was ist Licht? Diese Frage beschäftigt die Menschen seit der Antike. Newton hat sich Licht als Strom von Teilchen vorgestellt, ein Jahrhundert später setzte sich durch Beobachtungen von Thomas Young die Überzeugung durch, dass Licht eine Welle ist. Seit etwa 100 Jahren wissen wir jedoch: Licht ist beides, sowohl Welle wie Teilchen! Es kommt in einer Messung nur darauf an, welchen Aspekt man beobachten möchte. In dem Vortrag werden beide Eigenschaften des Lichts beleuchtet und über aktuelle Entwicklungen in der Beschreibung und Handhabung von Licht berichtet. So können Atome mit Lichtteilchen bombardiert und dadurch zum Stillstand gebracht oder auf die tiefsten Temperaturen im Universum gekühlt werden. Gleichzeitig werden Lichtwellen als Taktgeber in den genauesten Uhren der Welt verwendet. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass auch mehrere Lichtteilchen aufgrund ihrer Welleneigenschaft miteinander interferieren und dabei bewirken können, dass die Messung eines Lichtteilchens an einem Ort die Beobachtung eines anderen Lichtteilchens an einem anderen Ort verhindert. Über all das soll in dem Vortrag in allgemeinverständlicher Form berichtet werden.

Schwarzes Loch (Computerbild: NASA)
  • Samstag, 1. Februar: Die seltsamen Eigenschaften schwarzer Löcher – und was sie uns vermutlich über die Natur von Raum und Zeit verraten, Prof. Dr. Hanno Sahlmann

Schwarze Löcher sind faszinierende physikalische Objekte. Ihre Schwerkraft ist so groß, dass nichts aus ihrem Inneren entweichen kann. Sie werden mit Hilfe von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie beschrieben. Diese Theorie ist eine Theorie der Schwerkraft, gleichzeitig aber auch eine Theorie von Raum und Zeit. Daher erklärt der Vortrag zunächst auf allgemein verständliche Weise, wie Raum, Zeit und Gravitation zusammenhängen und wie Schwarze Löcher in diesem Rahmen beschrieben werden.

Einige der von Einsteins Theorie vorhergesagten Eigenschaften Schwarzer Löcher sind sehr überraschend: Sie erinnern an Thermodynamik, d.h. die Theorie von Wärme, Arbeit, und Energie für makroskopische Systeme. Der Vortrag beschreibt diese Eigenschaften und diskutiert die faszinierende und auch in Erlangen untersuchte Frage, ob diese Eigenschaften Rückschlüsse auf eine Theorie von Raum und Zeit auf kleinsten Längenskalen zulässt.