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Astrophysikalisches Institut Neunhof

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			Die Nullpunkts-Energie elementarer Quantenfelder Ein Kommentar zum "Problem der Kosmologischen Konstante" Seit 1925 wurden genau vier Argumente für die Annahme einer divergierenden (beziehungsweise — nach Regularisierung — sehr großen) Nullpunkts-Energie elementarer Quantenfelder gefunden. Und genau drei Argumente wurden gefunden, die gegen diese Annahme sprechen. In diesem Artikel werden alle sieben Argumente untersucht und bewertet. Es stellt sich heraus, dass die drei Argumente CONTRA die Annahme dieser Nullpunkts-Energie um Größenordnungen stärker sind als die vier PRO Argumente. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 471 KB ) Nullpunktsenergie und Casimir-Effekt Die wesentlichen Argument für und gegen die Annahme einer physikalisch wirksamen Nullpunktsenergie Seit der Erfindung der Nullpunktsenergie im Jahr 1911 ist umstritten, ob sie tatsächlich experimentell nachweisbar oder lediglich ein eigenartiger Artefakt der Theorie ist. Der historische Ablauf der Diskussion und die wesentlichen Argumente, die für und gegen die Annahme einer Nullpunktsenergie angeführt wurden, werden nachgezeichnet. Der Artikel konzentriert sich dabei besonders auf den Casimir-Effekt, der oft als überzeugendstes Indiz für die messbare Existenz der Nullpunktsenergie genannt wird. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 475 KB ) Was genau beweist die Verletzung der Bell'schen Ungleichung? Die Bell'sche Ungleichung wurde mehrfach aus ganz unterschiedlichen grundlegenden Annahmen abgeleitet, die unterschiedliche Schlussfolgerungen implizieren. Dadurch entstand eine weit verbreitete Unsicherheit, was denn nun genau durch die experimentelle Widerlegung der Ungleichung bewiesen wird. In diesem Artikel werden die Struktur von Bell's und Peres' Herleitungen der Ungleichung analysiert, und die im Titel gestellte Frage wird explizit beantwortet. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 372 KB ) Dekohärenz Die Dekohärenz der Zustandsfunktionen offener Quantensysteme ist zwar schon seit den zwanziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts bekannt, findet aber erst seit den siebziger Jahren die angemessene Aufmerksamkeit in der Debatte über die Deutung der Quantentheorie. In diesem Aufsatz werden die grundlegenden Konzepte zur Beschreibung von Messungen an abgeschlossenen und an offenen Quantensystemen entwickelt und verglichen. Der Dichteoperator wird definiert, und die Begriffe PVM und POVM werden erläutert. Auch das “Messproblem der Quantentheorie” und das “Problem der bevorzugten Basis” werden in diesem Zusammenhang diskutiert. Abschließend werden die wesentlichen Eigenschaften von Projektions- und Dichte-Operatoren untersucht. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 442 KB ) Die Entdeckung der Bose-Einstein-Statistik Zwischen dem ersten Auftauchen der Bose-Einstein-Statistik im Jahr 1877 und ihrer vollständigen Ausformulierung im Jahr 1926 liegt ein halbes Jahrhundert. In diesem Artikel wird die historische Entwicklung nachgezeichnet. Dabei werden die Implikationen dieser Quantenstatistik für das physikalische Weltbild ausführlich diskutiert. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 426 KB ) Wechselwirkung von 2-Niveau-Systemen mit elektromagnetischer Strahlung Rabi-Oszillationen, Bloch-Vektor, und Ramsey-Interferenzen Die Wechselwirkung zwischen quantenmechanischen 2-Niveau-Systemen und elektromagnetischer Strahlung wird detailliert entwickelt. Rabi-Oszillationen und die Dynamik des Blochvektors werden für kohärente und für inkohärente Systeme beschrieben. Abschließend befassen wir uns mit Ramsey-Interferenzen und ihrem praktischen Nutzen bei der präzisen Messung der Zeit mit Atom-Uhren. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 442 KB ) Robertson’s Berechnung der Unbestimmtheitsrelation Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation wurde 1929 durch Robertson quantitativ präzise formuliert. Die Unbestimmtheitsrelationen der Quantentheorie wurden 1927 von Heisenberg in einer Darstellung eingeführt, die auf physikalische Anschaulichkeit mehr Wert legte als auf mathematische Präzision. Robertson fand 1929 eine abstraktere und quantitativ exakte Formulierung der Unbestimmtheitsrelation. In diesem Aufsatz wird Robertsons Formel hergeleitet und bewiesen, dass sie für beliebige hermitesche Operatoren und für beliebige Zustandsfunktionen der Quantentheorie gültig ist. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 275 KB ) Quantensprünge Planck’s Strahlungsformel, und ihre statistische Herleitung durch Albert Einstein Planck erriet sein Gesetz der Energiedichte der Schwarzkörperstrahlung, das historisch am Beginn der Quantentheorie steht, indem er die Entropie der Strahlung analysierte. Einstein fand einen wesentlich einfacheren und klareren Zugang durch die statistische Analyse des Gleichgewichts von Absorption und Emission. Wir beschreiben und diskutieren die Strahlungsformeln von Rayleigh-Jeans, Planck, und Einstein. → Den kompletten Artikel laden ( pdf, 407 KB ) Der Casimir-Effekt: Keine Manifestation der Nullpunktsenergie Die anziehende Kraft zwischen metallischen Oberflächen, die 1948 von Casimir vorausgesagt wurde, scheint ein Indiz für die physikalische Existenz und Messbarkeit der Nullpunktsenergie des quantisierten elektromagnetischen Feldes zu sein. In diesem Artikel wird gezeigt, dass die Messungen jener Kraft Casimirs Modell nicht bestätigen, sondern vielmehr seine fundamentale Annahme widerlegen, dass metallische Platten in der Theorie durch quanten-feldtheoretische Randbedingungen repräsentiert werden können. Die Konsequenzen für das Problem der Kosmologischen Konstanten werden diskutiert. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 343 KB ) Kann die Quantentheorie nicht konsistent ihren eigenen Gebrauch beschreiben ? Ein Kommentar zu einem Artikel von Frauchiger und Renner In 2018 veröffentlichten Daniela Frauchiger und Renato Renner einen Artikel mit dem Titel "Quantum theory cannot consistently describe the use of itself". Ihr Argument ist falsch, aus Gründen die in diesem Kommentar erklärt werden. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 298 KB ) Was der Casimir-Effekt wirklich über die Nullpunktsenergie aussagt Casimir sagte eine anziehende Kraft zwischen metallischen Oberflächen voraus, die nach seinem Modell durch die Nullpunksschwingungen des quantisierten Elektromagnetischen Feldes hervorgerufen wird. Einem Hinweis von Casimir folgend nehmen wir in diesem Artikel an, dass die Reflektionsspektren von Metallen hinsichtlich der Reflektion von Photonen und der Reflektion von Nullpunktsschwingungen zumindest näherungsweise identisch sind. Es wird gezeigt, dass diese Annahme Casimirs Beweis auf den Kopf stellt: Die beobachtete Casimir-Kraft beweist, dass die Nullpunkts-Energie des Elektromagnetischen Feldes keine Kräfte auf metallische Oberfächen ausübt, wenn die Annahme über die Reflektrivität korrekt sein sollte. Es werden Gründe für die Behauptung angeführt, dass Casimirs Annahme über die Reflektivität wahrscheinlich falsch ist, und dass eine verbesserte Annahme immer noch Casimirs Modell widerlegt. Dieser Artikel ist in englischer Sprache geschrieben. → Den kompletten Artikel laden ( englisch, pdf, 391 KB )
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