Spricht man von Quanten, meint man dann Energieportionen?

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4 Antworten

Unter Quanten versteht man Teilchen, die klein genug sind, im Doppelspalt-Experiment Interferenz zu zeigen auch dann noch, wenn man sie einzeln hintereinander hin zum Doppelspalt schickt.

Sämtliche Elementarteilchen sind Quanten.in diesem Sinne.

Nach einer Theorie von de-Broglie kann jedes materielle Objekt (z.B. auch jeder Kieselstein oder jeder Planet) als Welle, genauer: als Wellenpaket aufgefasst werden. Für Kieselsteine am Doppelspalt Interferenz zu beobachten ist bisher aber noch nicht gelungen.

Die größten Objekte, für die man bisher per Experiment Quanten-Verhalten nachweisen konnte, sind Fulleren-Moleküle, deren jedes aus 60 Atomen besteht.

Derzeit versuchen Forscher, wenigstens noch für Viren Quantenverhalten per Experiment nachzuweisen. Gelungen ist es ihnen aber noch nicht. Das aber ist kein Wunder, denn die hierfür notwendige Messgenauigkeit steigt mit der Größe der betrachteten materiellen Objekte 

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Kommentar von grtgrt
13.04.2016, 16:52

Natürlich ist jedes Quant - ja sogar jedes materielle Objekt, wie groß auch immer es sein mag, eine Portion von Energie.

Als Portion von Energie unteilbar aber sind - nach heutigem Kenntnisstand - nur die Quanten, die Elementarteilchen darstellen.

Ich sage ausdrücklich "nach heutigem Kenntnisstand", denn die modernste Beschreibung von Elementarteilchen ist die der Quantenfeldtheorie. Da sich dort aber jedes Elementarteilchen nicht einfach als Welle, sondern als Wellenpaket darstellt, sollte man eigentlich meinen, dass unteilbare Portionen von Energie nur die sind, die einzelne Wellen in so einem Paket darstellen.

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Kommentar von grtgrt
13.04.2016, 17:45

Eine andere gute Antwort auf deine Frage:

Quanten sind Teilchen, für die es mehr Sinn macht, ihr Verhalten mit Hilfe der Gesetze der Quantenmechanik zu beschreiben als mit Hilfe der Gesetze der Relativitätstheorie oder der klassischen Physik.

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Kommentar von grtgrt
13.04.2016, 17:54

Nebenbei noch:

Es gibt keine kleinsten Energieportionen, denn:

  • das Plancksche Wirkungsquantum ist keine Portion von Energie, sondern - anders als sein Name vermuten lässt - nur ein Proportionalitätsfaktor, der Verwendung findet wie folgt:
  • Jede Lichtwelle ist Träger einer nur ganz oder gar nicht verbrauchbaren Portion von Energie. Die Menge durch sie dargestellter Energie ist die Frequenz der Welle multipliziert mit dem Planckschen Wirkungsquantum.
  • Es gibt Lichtwellen beliebig großer Wellenlänge (also beliebig kleiner Frequenz).
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"Quantisiert" ist am ehesten als Gegenstück zu "kontinuierlich" zu verstehen.

In der Historie der Naturwissenschaften war man lange der Meinung, alles sei kontinuierlich. "Die Natur macht keine Sprünge" war die gängige Lehrmeinung. Nach und nach hat man aber festgestellt, dass es von einigen Dingen kleinste Einheiten, also jeweils ein gewisses "Quantum", gibt. Diese Quanten kann man nicht mehr weiter unterteilen. Das gilt für konkrete Teilchen wie Ladungsträger - aber auch für nicht anfassbare physikalische Größen wie den Drehimpuls.

Energien können auch quantisiert sein. Am schönsten sieht man das beim Photon, das ist ein reines Energiepaket, ganz ohne eine Ruhemasse.

Aber nicht alle Quanten sind Energiequanten, das sieht man schon bei den Einheiten. Eine kleinstmögliche Fläche würde die Einheit m² haben - und tatsächlich spielt diese Planck-Fläche in Stringtheorien eine Rolle.

Ich würde sagen, wenn es überhaupt eine hervorgehobene Größe gibt, so etwas wie eine Mutter aller quantisierten Größen, dann ist es das Planck'sche Wirkungsquantum.

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Ein Quant ist die minimale Menge von irgendeiner Größe. Wenn etwas gequantelt ist, dann gibt es also die kleinsten Einheiten. Die Größe kann nur diskrete Zustände annehmen.

Klassisches Beispiel (Klassisch im sprachlichen Sinne, nicht physikalisch): Photonen.

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Kommentar von Quaelgeistchen
12.04.2016, 18:21

Ja, der Teil ist nicht sonderlich schwer zu verstehen, aber: "Oft bezieht sich der Begriff auf kleinste ENERGIEEINHEITEN" ... die Frage ging noch weiter!

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Nein, es gibt ja zum Beispiel auch das Wirkungsquantum ħ, das nicht die Dimension von Energie hat. Auch Spin ist zum Beispiel quantisiert (in Einheiten von ħ/2, ħ oder sogar 2ħ).

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Kommentar von Quaelgeistchen
12.04.2016, 18:44

Kann ich auch noch verstehen! ABER: Ein Teilchen, z.B. mit Spin 1/2, hat doch trotzdem auch ein Quantum an Energie - ODER? Oder schließt das Eine das Andere aus? Wie ist das denn nun mit den kleinsten Energieeinheiten zu verstehen? Sind kleinste Portionen an Energie in allem enthalten oder nicht?

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