”Und er würfelt doch...”
Johannes MayrhoferInstitut für Theoretische Physik
16. April 2009
Albert Einstein, Brief an Max Born, 1926: „…der Alte (Anm. Gott) würfelt nicht…“
GRUND: Unzufriedenheit mit Quantenmechanik
HEUTE: Quantenmechanik hat sich bewährt
MEINE DIPLOMARBEIT: Ein kompliziertes quantenmechanisches System kann durch eine Art würfeln beschrieben werden.
„Und er würfelt doch…“
Faszination Helium-4
Man sieht es nicht aber kann es hören !-)
Faszination Helium-4
Einzige Substanz, die flüssig ist bei T = 0K
Suprafluidität (T < 2,17 K)
Reibungsloses Fließen
Faszination Helium-4
Faszination Helium-4
Faszination Helium-4
Faszination Helium-4
Faszination Helium-4
Einzige Substanz, die flüssig ist bei T = 0K
Suprafluidität (T < 2,17 K)
Reibungsloses Fließen Hohe Wärmeleitfähigkeit
Bose-Einstein Kondensat
Quantenmechanik
Was wollen wir?
Was? Bose-Einstein Kondensat in Helium-4
TröpfchenWieso? Brücke zw. ”Quantenwelt” und unserer WeltWie?
Computersimulationen mit Monte Carlo MethodeWo?
am absoluten Nullpunkt (-273,15°C)
Bose-Einstein Kondensation
Bose-Einstein Kondensation
Bose-Einstein Kondensation
Bose-Einstein Kondensation
BEC „anschaulich”
Bosonen, alle sind gleich und können im selben Schritt marschieren
Keiner weiß, wo er sich gerade befindet und bewegt sich nicht.
Physik heute
Physik heute
Physik heute
Warum Simulationen in der Physik?
Billiger und variabler als klassisches Experiment
Teilweise einzige Möglichkeit über ein physikalisches System mehr herauszufinden
Theoretische Modelle überprüfen
Einfache Modelle von kleinen Systemen können auf größere erweitert werden mit teils geringen Aufwand
...
Monte Carlo oder die Kunst des Würfelns
Monte Carlo Simulation
Helium-4 Tröpfchen
Der Monte Carlo Würfel
Mehr als ein Würfel mit sechs Seiten
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Snapshot
Monte Carlo von Helium-4 Tröpfchen
Erzeuge mir Millionen solcher Anordnung
Messe die Abstände zw. den Atomen
Energie, Dichte und natürlich das Bose-Einstein Kondensat
Was kommt raus?
ca. 10% der Teilchen befinden sich in einem “makroskopischen” Quantenzustand
An der Oberfläche sind 100% im Bose-Einstein Kondensat
Ultra-kalte Heliumtröpfchen werden bei optischer Analyse von einzelnen Atomen und Molekülen verwendet
Simulation kann für andere Systeme verwendet werden
Bose-Einstein Kondensat gilt als Grundbaustein des Quantencomputers
Wissensdurst gestillt und was nun?