Sexl Physik 8, Schulbuch

| 4 Physik – immer faszinierend Vor 100 Jahren setzte Niels Bohr mit seinem Atommodell einen ersten Schritt zum Verständnis des Atoms. Heute ist die in den Jahren ab 1925 entwickelte Quantenphysik ein äußerst aktives Forschungsgebiet. Quantenoptik und Quan- teninformation beruhen auf den Quanteneigenschaften des Lichts – aufbauend auf der Grundlagenforschung könnten künftige Quantencomputer komplexe Berechnungen schnel- ler durchführen als derzeitige Supercomputer. Seit Jahrzehnten ist die Quantenphysik Grundlage für das Verständnis von Struktur und Eigenschaften natürlicher und künstlicher Materialien. Die Materialwissenschaften verbinden Physik und Chemie und nehmen Anleihen aus der Biologie (Bionik). Gerade in diesem Bereich zeigt sich, wie naturwissenschaftliche Grundlagenforschung zu neuen technischen Produkten führt, die unser Leben verändern . Deutlich wird dies am Beispiel der Mikroelektronik, die in immer mehr Geräten – nicht nur in Computernetzen, PC und Handy – vor allem Mess- und Regelaufgaben über- nimmt. Die Elektronikindustrie hat hohe wirtschaftliche Bedeutung: Rund 10 % der europäischen Wirtschaftsleis- tung beruhen auf ihr. Energiebedarf und Umweltprobleme bei wachsender Welt- bevölkerung sind Herausforderungen, zu deren Bewälti- gung besonders die Naturwissenschaften und die auf ihnen aufbauenden technischen Wissenschaften beitragen müs- sen. Damit ergeben sich für die Zukunft zahlreiche inter- essante Aufgaben und mögliche Berufsfelder . Forscherinnen und Forscher aus den Gebieten Physik und Technik an österreichischen Universitäten sind weltweit anerkannt. Der Lehrgang Physik hat uns bereits durch viele Gebie- te geführt – einen Überblick gibt die Grafik auf Seite 144. In Physik 8 geht es darum, wie sich seit 1900 das natur- wissenschaftliche Weltbild verändert hat und welche An- wendungen die „neue Physik“ gefunden hat. Jedes größe- re Kapitel wird von einer Gesamtschau eingeleitet, die den Rahmen absteckt und die Bedeutung des Gebiets umreißt. Was motiviert Forscher und Forscherinnen, sich mit Fragen zu beschäftigen, die keinen sofort erkennbaren Nutzen ver- sprechen? Vor allem sind es Neugier und der Wunsch, mehr darüber zu wissen, was „die Welt im Innersten zusammen- hält“. Die Frage nach dem Ursprung und der Entwicklung des Universums und nach den Bedingungen für die Entstehung von Leben berührt unsere persönliche Einschätzung zur Stellung des Menschen. Fühlten sich die Menschen des Mit- telalters noch im Zentrum des Universums (geozentrisches Weltbild), so erhielt die Sonne im heliozentrischen Weltbild eine bevorzugte Stellung. Aber auch diese Vorstellung rela- tivierte sich, als im 20. Jh. klar wurde, dass die Sonne nur einer von hunderten Milliarden Sternen der Lichtstraße ist und Milliarden von Galaxien das beobachtbare Universum erfüllen. Die Suche nach erdähnlichen Planeten um son- nenähnliche Sterne wurde mit Teleskopen auf Satelliten im Weltraum möglich. Es zeigt sich, dass Sterne in der Re- gel Planeten besitzen, ein bewohnbarer Planet wurde aber noch nicht gefunden – ist unser Planet doch einzigartig? Auch die Erforschung des Mikrokosmos erfolgt mit immer feineren Methoden, angetrieben von Wissbegierde und un- terstützt von dem Gedanken an neuartige praktische An- wendungen. Links: Mit den 66 Antennen des Atacama Large Millimeter Array (ALMA) werden seit März 2013 die kühlen Gaswolken des nahen und des fernen frühen Universums untersucht, in denen sich Sterne bilden. Dadurch öffnet sich ein neues Fenster für die Astro- nomie. ALMA ist ein Gemeinschaftsprojekt von Forschungsorganisationen in USA, Kanada, Europa (ESO), Japan und Taiwan. Die Datenanalyse in Echtzeit erfolgt mit einem Computercluster von über 1 Mio. Prozessoren. Rechts: F rancesca F erlaino , Professorin für Experimentalphysik an der Universität Innsbruck, erforscht mit Laserexperimenten das Quantenverhalten von Atomwolken nahe am absoluten Nullpunkt ( T < 1 µK). Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv