Quantenmechanik – die besten Beiträge

Wenn man sich das Elektron als Welle vorstellt, welche physikalische Größe schwingt da genau?

Ich wiederhole gerade ein wenig Quantenmechanik, da ich eine Vorlesung über Quantencomputing belegt habe: dabei tauchen Fragen auf, die ich mir in meinem Studium (wo ich einfach durch musste) nicht gestellt habe, nun aber ziemlich vordergründig erscheinen.

Eine davon ist das ur-alte Thema "Messung" bzw. "Kollaps des Zustandes": Ich habe das NIE in der Tiefe verstanden...Das Thema Messung wurde in meinem Studium irgendwo zwischen den Zeilen stillschweigend hineingeschummelt, ohne je darüber zu reden, was darunter zu verstehen sei (ich denke sogar, dass Fragen dazu dem damaligen Professor unangenehm waren, denn er wich immer aus, wenn das Thema angesprochen wurde).

Besteht nun eigentlich wissenschaftlicher Konsens darüber, was man in der Quantenmechanik unter "Messung" verstehen soll? Scheinbar wird ja postuliert, dass ein makroskopischer Messaparat A

1. sich mit dem zu messenden Zustand Ψ auf wundersamerweise verschränkt, und
2. daraufhin ein Kollaps des Zustandes auf einen Eigenzustand des Instruments + Messobjekt |Ai>|Ψi> stattfindet.

Letzterer wird oft auf Dekohärenz aufgrund Wechselwirkungen mit der Umgebung zurückgeführt, aber es könnte ja auch sein, dass makroskopische Objekte sich tatsächlich in einem Überlagerungszustand befinden. Aus der zeitlichen unitären Entwicklung eines Zustandes folgt keineswegs, dass es zu einem Kollaps kommen muss. Warum kommt es aber dazu? Gibt es dafür eine plausible Erklärung? Ich verstehe zumindest nicht, wie Dekohärenz das Thema zufriedenstellend erklären soll. Alle Erklärungen die ich bisher gefunden habe sind meiner Ansicht nach Zirkelschlüsse (auch in den Arbeiten von Zeh finde ich leider nicht die ultimative Erleuchtung).

Weiß jemand mehr? Bin für Litereturempfehlungen dankbar.

Angenommen ich habe den verschränkten Zustand |Ψ> der Qubits A, B , mit den Räumen

H(A)={|0>, |1>},

H(B)={|u>, |v>}

|Ψ> = |0u> + |1v>

Der Dichteoperator von (A,B) ist somit (ich lasse alle Normierungsfaktoren weg!)

ρ(A,B) = |Ψ><Ψ| = |0u><0u| + |1v><0u| + |0u><1v|+ |1v><0u| + |1v><1v|

Der reduzierte Dichteoperator ρ(B) ergibt sich durch Spurbildung über die Zustände A:

ρ(B) = ... = |u><u| + |v><v|

(Stimmt das? Ich komme immer wieder auf das)

Dieser beschreibt die Information, die B über sein Teilsystem hat.

Nun soll A aber eine Messung an einem Teilsystem durchführen und beispielsweise durch das Ergebnis 0 den Zustand auf |Ψ>'=|0u> reduzieren. Nach der Messung ist der neue gesamte Dichteoperator

ρ' = |Ψ'><Ψ'| = |0u><0u|

Der neue reduzierte Dichteoperator ρ'(B) ist dann (ich lasse Einheitsoperatoren weg)

ρ'(B) = ... = <0|0u><0u|0> + <1|0u><0u|1> = <0|0u><0u|0> = |u><u|

(Stimmt das? Ich komme auch hier immer wieder auf das)

Irgendwo muss aber ein Fehler in der Überlegung sein, denn A und B können beliebig weit entfernt sein und B kann ja nicht mitbekommen, ob A eine Messung gemacht hat oder nicht. Für ihn hat sich aber die Kenntnis über sein Teilsystem verändert (ρ'(B) <> ρ(B)). Das wäre ja eine Verletzung des No-Communication-Theorems, wonach Operationen an einem Teilsystem nicht durch das andere Teilsystem festgestellt werden können. Das wäre ja Spooky Action at a Distance.

Wo ist mein Denkfehler? Ich vermute, ich habe ρ'(B) falsch angegangen, habe aber ein Brett vor dem Kopf.

Ich habe eine Frage auf die ich gestoßen bin, als ich mir die oribtale genauer angeschaut hatte. Die oribatle sollen ja die aufenthaltswshrscheinlichkeit der elektrone zeigen. So wie ich es verstehe kann sich ein Elektronen mit unterschiedlichem energieniveau an der exakt selben Stelle befinden, nur mit einem anderen energieniveau. Können sich dann auch allgemein Räume auf der selben Stelle befinden nur mit einem anderen energieniveau? Und wenn sich zwei Elektronen mit nur einem anderen Spin, sich an der exakt selben Stelle befinden, würden sich diese nicht auflösen? Bei S kann das Elektron ja einen + oder - 1/2 Spin haben, wär es jetzt aber möglich und auch wenn es nur sehr sehr gering ist, dass sich beide Elektronen an der gleichen Stelle befinden, würden sich diese nicht mathematisch auflösen? Eigentlich würde das keinen Sinn machen weil elektrone über die Zeit abnehmen können, aber was hält sie davon ab? 

vielleicht habe ich einfach etwas falsch verstanden aber ich bitte um Hilfe

Hey,

Zur Bestimmung des Energieniveauschemas von neutralem Helium (He) wird in Anlehnung an das Experiment aus Aufgabenteil 2 folgendes Experiment durchgeführt: Elektronen mit der kinetischen Energie Ekin,0 = 43 eV treten in eine Druckkammer ein, die mit (neutralem) Helium-Gas unter geringem Druck gefüllt ist. Mit Hilfe eines Detektors wird die kinetische Energie der Elektronen nach dem Verlassen der Druckkammer bestimmt. Material 1 zeigt die gemessene Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen.

Berechnen Sie die aus dem Diagramm in Material 1 resultierenden Energiestufen des Helium-Atoms (in eV) und zeichnen Sie das entsprechende Energieniveauschema.

Ich habe da jetzt Als Energieniveau für

n=1 24,6ev

N=2 23,7 ev

N=3 23,1 ev

N=4 21,1 ev

Jemand aus meinem Kurs hat aber 0,9/1,5/3,5/24,6 eV...

Was davon ist richtung und warum?

Moin,

Kann mir das hier (3.2)mal jemand erklären?

Also 3.1: da die differenz zwischen denen, die durchgekommen sind und dem kkeinsten gemessenen wert genau 24,6ev beträgt, muss dieses das Grundniveau sein.

3.2. Die 21,9 ev ist die energie der elektronen, die von n1, -24,6 ev auf n2, 3,5ev gesprungen sind, oder? So wirde es mir zumindest erklärt....Aber wie ist das für 19,9ev etc?

Da finde ich irgendwie keine zusammenhänge mehr...

Hallo ich arbeite mich durch einen Vortrag (Physik Lk) über das Frank Hertz Experiment und bin an einer Stelle wo ich nicht weiterkomme. Das Atom was durch das elektron angeregt wird bzw das Hg-elektron wird in ein höheres Energieniveau gehoben. Im Internet steht, es sei von 6^1 S0 --> 6^3 P1 . ich habe keine große Ahnung von den quantenzahlen aber möchte das irgendwie erklären, weil sie zumindest im Vortrag vormir eingeführt wurden.

Also was heißt dieser übergang und wie kann ich erklären dass dieser angeregte Zustand nun 4,9eV mehr ist?

Röntgenstrahlen mit der Wellenlänge 0,24 nm treffen auf Elektronen und werden

unter dem Winkel von 60 Grad gestreut

a) Berechnen Sie die Wellenlange der gestreuten Photonen.

1,2×10^-10m

b) Berechnen Sie die Energie der gestreuten Photonen.

5,52166667×10^-16

Quanten scheinen sich so zu verhalten, dass sie Zustände erreichen, die nicht durch den vorherigen Kontext erklärt werden können (siehe auch den Conway-Kochen-Satz, mit der Annahme, dass es mehr Beweise für den freien Willen gibt als dagegen). 

Der Endzustand als mathematische Aussage scheint dann nicht nur aus dem Anfangszustand und gegebenen Gleichungen ableitbar zu sein. 

Dadurch ist die Aussage wahr (es ist passiert), aber dennoch unbeweisbar. Somit wurde der Menge aller Aussagen über die Physik, die von einigen grundlegenden Axiomen aufgespannt werden sollte, eins hinzugefügt. 

Aber woher kam es?

Wie können Axiome einfach aus dem Nichts entstehen?

Parallel zum Naturalismus, der physikalische Geschlossenheit postuliert, d. h. gleiche Anwendbarkeit vorheriger Gesetze, wurde ein neues Gesetz hinzugefügt, das diese Geschlossenheit aufhebt. 

Aber wie? Woher, von was? 

Wie können wir dann eine stabile, vernünftige Logik haben, wenn Ordnung nur ein Jackpot aus dieser Unbestimmtheit der Quanten ist?

Hallo,

beim Compton Effekt trifft ein Photon auf ein Elektron. Nach diesem Stoß wird das Photon abgelenkt, in dem Streuwinkel b.
Wie berechne ich den Winkel des Elektrons, mit dem das Photon kollidierte?

Es handelt sich hier um die Schrödinger-Gleichung:

Hey. Zu aller erst, ich bin ein noname.

Ich habe adhs, oberthinking, mustererkennung, mathematik drauf, und andere Fähigkeiten.

Ich befasste mich immer wieder die lösung für zeitreisen. Ich wusste wonach ich suchte also befasste ich mich mit einstein, andere große namen.

Irgendwann, hab ich die lösung gefunden für beides in einer antwort.

1) Quantengravitation Raum und Zeit auf kleinsten Skalen „körnig“ macht und Singularitäten verhindert, könnten sich theoretisch Möglichkeiten für Zeitreisen ergeben, indem extreme Raumzeitstrukturen stabilisiert und manipuliert werden.

(Beispiel bild:

2) "zeitreisen"

Möglich wäre es zu der heutigen zeit natürlich sag ich nicht was man dazu brauch.

Mein problem: fakt ist das ist die lösung da ich es mit einem anderen Ereignis abgeglichen habe, was die "selbe lösung" brachte.

2) wir wissen alle wie menschen sind. Bitcoin spiegelt die menschen wieder. Bitcoin wird als "Monster" genannt.

Was ist, wenn jemand dies unsetzt bzw probiert.. ich persönlich finde, wer dies umsetzt, hat kein orden verdient. Sondern ein grabstein. Was sagt ihr dazu?

Ich habe eine Aufgabe, bei der steht:

Beschreiben Sie nun mit Worten in ausformulierten ganzen Sätzen, weshalb die Carbonsäure (grosses pi-System) Form intensiv gefärbt ist, dies aber für die Spirolacton (kleines pi-System) Form nicht zutrifft.

Nun bin ich verwirrt. Ich dachte das Pi-System macht, dass langwelligere Farbe absorbiert wird und wir dadurch die Komplementärfarbe sehen. Also, dass bei grossen pi-Systeme mehr blau und grün ist. Nun steht da jedoch etwas von der Intensität. Was hat die Intensität einer Farbe mit der Struktur zu tun?

Herzlichen Dank für die Antwort

Verstehe nicht, wie man hier bei der Impulsunschärfe auf 10^-3 und nicht auf 5* 10^-4 kommt. Bei der Ortsunschärfe bekomme ich dann 1,055 * 10^-31 m raus.

Ich würde gerne die Vorlesungen nacharbeiten von der Uni. Wir hatten das Thema Harmonischer Oszillator und ich würde gerne so ein Plot erstellen, was ungefähr so aussieht

Allerdings bis n=4. Also einmal die stationären (psi_n(x)) und einmal die Aufenthaltswahrscheinlichkeit |psi_n(x)|^2

Wobei die Parabel das Potential darstellen soll.

Das problem ist, dass ich das irgendwie nicht richtig gesplottet kriege. Meine Graphen sehen immer wieder komisch aus und weiß einfach nicht warum. Kann jemand mir helfen das zu Plotten?

Also bis jetzt sieht mein Code so aus:

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

from scipy.special import hermite

# Konstanten

e = 1.602176634e-19 # Elementarladung [C]

m = 9.10938356e-31 # Masse des Elektrons

hq = 1.0545718e-34 # Wirkungsquantum

# Parameter

x0 = 1e-10 # Klassischer Umkehrpunkt in m

V0 = 7 * e # Potential bei einer Auslenkung um x0

NN = 4 # Anzahl von Wellenfunktionen

N = np.arange(NN)

c = V0 / x0**2 # Kraftkonstante Oszillators

omega = np.sqrt(c / m) # Frequenz des Oszillators

# Maximales benötigtes x

xmax = np.sqrt(2 * hq / (m * omega) * (NN + 1/2))

x = np.linspace(-xmax, xmax, 200)

y = np.sqrt(m * omega / hq) * x

# Potential

V = 0.5 * c * x**2

plt.figure(figsize=(7, 10))

plt.plot(x * 1e10, V / e, linewidth=1.5)

plt.xlabel('x [Angstrom]', fontsize=20)

plt.ylabel('V [eV]', fontsize=20)

plt.grid(True)

# Energieeigenwerte

E = np.zeros((NN, len(x)))

for n in N:

E[n, :] = (n + 0.5) * hq * omega / e

plt.plot(x * 1e10, E[N, :].T, 'g', linewidth=1.5)

plt.ylim(0, E[-1, 0] * 1.2)

#geraden Potenzreihen

a = np.zeros((len(N) + 2, len(N) + 1))

for n in range(0, len(N), 2):

a[0, n] = 1

for j in range(0, len(N), 2):

a[j + 2, n] = 1

# ungerade Potenzreihen

for n in range(1, len(N), 2):

a[1, n] = 1

for j in range(1, len(N), 2):

a[j + 2, n] = 1

# Wellenfunktionen psi(n,y)

psi = np.zeros((len(N) + 1, len(x)))

for n in range(len(N)):

psi[n, :] = 0

for j in range(len(N)):

psi[n, :] += a[j, n] * hermite(j)(y)

psi[n, :] *= np.exp(-y**2 / 2)

# Normierung der Wellenfunktionen

dx = x[1]-x[0]

psi[n, :] /= np.sqrt(dx * np.sum(psi[n, :]**2))

# Skalierung der Wellenfunktionen

dE = E[1, 0] - E[0, 0]

psi_max = np.max(psi)

fact = dE / psi_max / 2

plt.plot(x * 1e10, fact * psi[N, :].T + E[N, :].T, 'r', linewidth=2)

# Aufenthaltswahrscheinlichkeit

plt.figure(figsize=(7, 10))

plt.plot(x * 1e10, V / e, linewidth=1.5)

plt.xlabel('x [Angstrom]', fontsize=20)

plt.ylabel('V [eV]', fontsize=20)

plt.grid(True)

plt.ylim(0, E[-1, 0] * 1.2)

plt.plot(x * 1e10, E[N, :].T, 'g', linewidth=1.5)

# Skalierung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten

fact = dE / psi_max**2 / 1.2

plt.plot(x * 1e10, fact * (psi[N, :].T)**2 + E[N, :].T, 'k', linewidth=2)

plt.show()

(Bitte ignoriert erstmal die Zeilenabstände. )

Man kennt ja das Experiment, Schrödingers Katze aber mal angenommen, man macht jetzt einen Menschen in diese Box. Man sagt ja, die Katze ist gleichzeitig lebendig und Tod Aber was ist mit dem Menschen in der Box wie soll man gleichzeitig lebendig und tot sein und wie fühlt sich das an (gilt ihr eigentlich auch übrigens für die Katze hat ja auch ein empfinden)?

Um ein Atom/Elektron anzuregen muss die Energie des Photos ja genau den Wert haben, der der differenz vom aktuellem Energiezustand zum nächsten. Wie aber kann das passieren? Die energie des Photons wird ja mit h * f berechnet und f kann ja jeden Reelle Zahl sein, oder? Dann ist die wahrscheinlichkeit, das das Photon genau diese Energie hat doch fast 0, oder nicht?