Physik im 21. Jahrhundert: Essays zum Stand der Physik
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Berlin [u.a.]
Springer
2011
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IMAGE 1
1 HOFFNUNG UND GEFAHR - PHYSIK IM DISKURS DER GESELLSCHAFT 1
W. FRUEHWALD
1.1 VORBEMERKUNG 1
1.2 DAS ZEITALTER DER NATURFORSCHUNG 2
1.3 NATURWISSENSCHAFT ALS TEIL DER ALLGEMEINEN GESCHICHTE 5
1.4 FACHKONGRESSE UND IHR *GESELLIGER ZWECK" 9
1.5 THEORIE, ERFAHRUNG, EXPERIMENT 12
1.6 KONTEXTE DER NATURWISSENSCHAFT 17
1.7 DIE BOMBE 22
1.8 HISTORISCHES UND PHYSIKALISCH-NATURWISSENSCHAFTLICHES DENKEN 31
1.9 EIN (MOEGLICHES) FAZIT 37
HINWEISE 42
BILDQUELLEN 45
2 WAS HEISST UND ZU WELCHEM ENDE STUDIERT MAN CHAOS? 47
5. GROSSMANN
VORWORT 47
2.1 EINLEITUNG 47
2.2 CHAOS: DAS PHAENOMEN 49
2.3 DETERMINISTISCHES CHAOS 59
2.4 DETERMINISMUS UND WAHRSCHEINLICHKEIT 63
2.5 KAUSALITAET - IM KURZEN 64
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1000034550
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.6 KONTINUIERLICHE CHAOTISCHE (HYDRO-)DYNAMIK 69
2.6.1 DAS LORENZMODELL 69
2.6.2 DYNAMISCHE QUALITAETEN 71
2.6.3 DISKUSSION DES LORENZMODELLS 71
2.6.4 LOESUNGSVERLAEUFE BEIM LORENZMODELL 72
2.6.5 BESCHRAENKTHEIT DES VERFUEGBAREN PHASENRAUMS 77
2.7 LYAPUNOV-EXPONENTEN 78
2.8 ASPEKTE - EINSICHTEN - REICHTUEMER 80
2.8.1 ORDNUNG UND STRUKTURBILDUNG DURCH NICHTLINEARITAET 81 2.8.2
DISKRETE NICHTLINEARE DYNAMIK 86
2.8.3 SELBSTAEHNLICHKEIT 92
2.9 NUMERISCHE GENAUIGKEIT, *WAHRE" SCHATTEN, KLIMAVORHERSAGE 93 2.9.1
PSEUDOTRAJEKTORIEN 93
2.9.2 BESCHATTUNG DURCH WAHRE BAHNEN 95
2.9.3 KLIMAVORHERSAGE 96
2.10 STATISTISCHE PHYSIK 98
2.11 SCHLUSSBEMERKUNGEN 104
ZUSAETZE 105
LITERATURVERZEICHNIS 107
3 HALBLEITER-QUANTENPUNKTE - EIN BLICK IN DIE WELT DER NANOS 109
D. BIMBERG, S. RODT, U. W. POHL
VORBEMERKUNG 109
3.1 EINLEITUNG - DER NANOKOSMOS 110
3.1.1 ABSTIEG IN DIE NANOWELT 110
3.1.2 PHAENOMENE IM NANOKOSMOS 111
3.1.3 NANOTECHNOLOGIE IM ALTERTUM 112
3.2 ELEKTRONEN IN HALBLEITERN 113
3.2.1 DAS BAENDERMODELL 113
3.2.2 LEITER - HALBLEITER - NICHTLEITER 115
3.2.3 DOTIERUNG VON HALBLEITERN 116
3.2.4 EXZITONEN IN HALBLEITERN 116
3.3 HALBLEITER-QUANTENPUNKTE 118
3.3.1 HERSTELLUNG VON QUANTENPUNKTEN 118
3.3.2 STRUKTUR VON QUANTENPUNKTEN - VON AUSSEN BETRACHTET 120
3.4 ELEKTRONISCHE EIGENSCHAFTEN VON QUANTENPUNKTEN - *DER BLICK INS
INNERE" 122
3.4.1 GEOMETRIE ALS DESIGNPARAMETER 123
3.4.2 EIN LADUNGSTRAEGER IM QUANTENPUNKT 126
3.4.3 UNTERSUCHUNGSMETHODEN ZUR ELEKTRONISCHEN STRUKTUR 127 3.4.4 SIND
ALLE QUANTENPUNKTE GLEICH? 128
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS XVII
3.4.5 DER ZOO DER EXZITONISCHEN KOMPLEXE 130
3.4.6 REKOMBINATIONSKASKADEN 132
3.4.7 POLARISATIONSVERSCHRAENKUNG 133
3.5 ANWENDUNGEN 133
3.5.1 LASER UND LEUCHTDIODEN: BAUSTEINE FUER DIE DIGITALE
DATENVERARBEITUNG 134 3.5.2 OPTISCHE VERSTAERKER 137
3.5.3 EINZELPHOTONENEMITTER 138
3.5.4 DER NANO-FLASH-SPEICHER 139
3.5.5 MARKER FUER BIOLOGISCHE PROZESSE 140
3.6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 141
REFERENZEN 142
4 ORGANISCHE ELEKTRONIK 143
M. SCHWOERER
4.1 EINLEITUNG 143
4.2 WORAUS BESTEHEN ORGANISCHE HALBLEITER? 146
4.3 WAS DIE MOLEKUELE ZUSAMMENHAELT - KRAEFTE UND STRUKTUREN 149
4.4 INNERE DYNAMIK - MOLEKUELSCHWINGUNGEN UND PHONONEN 154
4.5 FLUORESZENZ UND PHOSPHORESZENZ - EXCITONEN UND ENERGIETRANSPORT 159
4.5.1 ISOLIERTE MOLEKUELE - SINGULETT- UND TRIPLETT-ZUSTAENDE 159 4.5.2
FESTKOERPER-EXCITONEN 161
4.5.3 ENERGIEUEBERTRAGUNG 164
4.6 DER ELEKTRISCHE STROM IN ORGANISCHER MATERIE 166
4.6.1 HISTORISCHE VORBEMERKUNGEN 166
4.6.2 LADUNGSTRAEGER: DICHTE UND BEWEGLICHKEIT 167
4.6.3 PHOTOGENERATION UND TOF-METHODE 169
4.6.4 BEWEGLICHKEITEN IN EINKRISTALLEN 172
4.6.5 BEWEGLICHKEITEN IN UNGEORDNETEN SCHICHTEN 174
4.6.6 INJEKTION UND RAUMLADUNGSBEGRENZTE STROEME 176 4.6.7 ELEKTRODEN UND
KONTAKTE - EIN- UND AUSGANGSTORE FUER DIE LADUNGSTRAEGER 178
4.7 ORGANISCHE ELEKTRONIK UND OPTOELEKTRONIK 180
4.7.1 ELEKTROLUMINESZENZ: OLEDS 180
4.7.2 BILDSCHIRME - GROSSE FUERS FERNSEHEN UND KLEINE FUER ALLES MOEGLICHE
185
4.7.3 LICHTQUELLEN 186
4.7.4 SOLARZELLEN 187
4.7.5 ORGANISCHE TRANSISTOREN - GEDRUCKTE SCHALTUNGEN 190
4.8 RUECK- UND AUSBLICK 192
LITERATURVERZEICHNIS 193
IMAGE 4
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
5 QUANTENNORMALE: NEUE FUNDAMENTE DES INTERNATIONALEN
EINHEITENSYSTEMS 195
E. O. GOEBEL
5.1 KURZE GESCHICHTE DES SI 195
5.2 DAS HEUTIGE SI UND SEINE GRENZEN 198
5.2.1 DIE SEKUNDE, EINHEIT DER ZEIT 198
5.2.2 DAS METER, EINHEIT DER LAENGE 201
5.2.3 DAS KILOGRAMM, EINHEIT DER MASSE 203
5.2.4 DAS AMPERE, DIE EINHEIT DER ELEKTRISCHEN STROMSTAERKE 204 5.2.5 DIE
EINHEIT DER FHERMODYNAMISCHEN TEMPERATUR: DAS KELVIN 208 5.2.6 DAS MOL,
DIE EINHEIT DER STOFFMENGE 210
5.2.7 DIE CANDELA, DIE EINHEIT DER LICHTSTAERKE 211
5.3 DAS NEUE SI 212
5.3.1 DAS NEUE KILOGRAMM 214
5.3.2 DAS NEUE MOL 219
5.3.3 DAS NEUE KELVIN 220
5.3.4 DAS NEUE AMPERE UND DAS METROLOGISCHE DREIECK 221
5.4 SCHLUSSBEMERKUNGEN 225
HAEUFIG VERWENDETE ABKUERZUNGEN 226
6 ENERGIE FUER UNSER LEBEN: NAHRUNG, WAERME, STROM, TREIBSTOFFE (FRUEHER -
DERZEIT - KUENFTIG) 227
K. HEINLOTH
6.1 ENTWICKLUNG AUS DER VERGANGENHEIT BIS HEUTE 227
6.1.1 NATURRAUM ERDE 227
6.1.2 HOMO SAPIENS 229
6.2 DECKUNG UNSERES ENERGIEBEDARFS HEUTE 232
6.2.1 DECKUNG DES BEDARFS AN NAHRUNG 232
6.2.2 DECKUNG DES ENERGIEBEDARFS FUER WAERME, STROM UND TREIBSTOFFE 234
6.3 AUSSICHTEN IN ZUKUNFT 237
6.3.1 KULTURRAUM ERDE 237
6.3.2 DECKUNG UNSERES KUENFTIGEN ENERGIEBEDARFS: NOTWENDIGKEITEN UND
MOEGLICHKEITEN 238
ANREGENDE, WEITERFUEHRENDE LITERATUR 263
7 STRUKTURENTSTEHUNG IM KOSMOS 265
G. HASINGER
7.1 EINLEITUNG 265
7.2 DIE INFLATION 267
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
7.3 DUNKLE MATERIE UND DUNKLE ENERGIE 268
7.4 DIE ENTSTEHUNG DER NORMALEN MATERIE 270
7.5 KERNFUSION 271
7.6 AKUSTISCHE OSZILLATIONEN 271
7.7 DAS KOSMISCHE NETZ 274
7.8 DER FLUG ZUM VIRGO-HAUFEN 278
7.9 DIE ENTSTEHUNG VON GALAXIEN 280
7.10 SCHWARZE LOECHER BEI DER HOCHZEIT VON GALAXIEN 282
7.11 STERNENTSTEHUNG 284
7.12 PROTOPLANETEN IM ORION-NEBEL 287
7.13 AUSBLICK 289
8 ENDZUSTAENDE DER MATERIE IM KOSMOS 291
J. TRUEMPER
8.1 EINLEITUNG 291
8.2 GEBURT, LEBEN UND TOD DER STERNE 295
8.3 ENDSTADIEN DER STERNENTWICKLUNG - BRAUNE ZWERGE 296
8.4 DIE MAGNETFELDER UND ROTATIONSPERIODEN KOMPAKTER STERNE 297
8.5 WEISSE ZWERGE 297
8.6 TANZENDE STERNE I: WEISSE ZWERGE IN DOPPELSTERNSYSTEMEN 298
8.7 SUPERNOVAE UND NEUTRONENSTERNE 300
8.8 SUPERNOVA-EXPLOSIONEN UND DIE CHEMISCHE EVOLUTION
IM KOSMOS 305
8.9 PULSARE UND ANDERE EINZELNE NEUTRONENSTERNE 307
8.10 STRAHLUNG VON DER HEISSEN OBERFLAECHE DER NEUTRONENSTERNE 310
8.11 TANZENDE STERNE II: NEUTRONENSTERNE IN DOPPELSTERNSYSTEMEN 314
8.12 DOPPEL-NEUTRONENSTERNE 316
8.13 SCHWARZE LOECHER 317
8.14 SUPERMASSIVE SCHWARZE LOECHER 319
8.15 GAMMASTRAHLEN-AUSBRUECHE UND HYPERNOVAE - DIE GEBURT VON SCHWARZEN
LOECHERN 320
8.16 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK IN DIE SEHR FERNE ZUKUNFT 322
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
9 ELEMENTARTEILCHEN - ODER WORAUS BESTEHEN WIR? 325
H. SCHOPPER
9.1 GIBT ES LETZTE BAUSTEINE DER MATERIE? 325
9.2 DAS STANDARDMODELL DER TEILCHENPHYSIK UND SEINE SYMMETRIEN 327
9.3 DAS PERIODISCHE SYSTEM DER ELEMENTARTEILCHEN 329
9.4 AM ANFANG WAR DIE KRAFT 333
9.5 WAS KOMMT NACH DEM STANDARDMODELL? 335
9.6 GIBT ES EINE .URKRAFT'? 338
9.7 MATERIEERZEUGUNG STATT ATOMZERTRUEMMERUNG 341
9.8 KOLLISIONSMASCHINEN ERSETZEN BESCHLEUNIGER 343
9.9 LEP - DER GROESSTE RING 348
9.10 LHC - DIE WELTMASCHINE 355
9.11 ELEKTRONISCHE KAMMERN ERSETZEN NEBELKAMMERN 356
9.12 GROSSE DETEKTOREN UND INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT 358
9.13 TEILCHENPHYSIK UND KOSMOLOGIE 360
9.14 PHYSIK, PHILOSOPHIE UND RELIGION 361
9.15 DIE PHYSIK VON HEUTE, DIE TECHNIK VON MORGEN 364
10 BUNDESWEITE FOERDERUNG DER PHYSIK IN DEUTSCHLAND 367 H. SCHUNCK
10.1 PHYSIK IN DEUTSCHLAND 368
10.1.1 PHYSIK - EIN FACH MIT GROSSEN CHANCEN 368
10.1.2 EINE KOMPLEXE LANDSCHAFT DER FOERDERUNG DER PHYSIK 369 10.1.3 EIN
EXKURS: DIE ENTWICKLUNG DER KERNTECHNIK UND DIE ROLLE DER PHYSIK 371
10.1.4 VOM UNENDLICH KLEINEN ZUM UNENDLICH GROSSEN 373
10.2 FOERDERUNG DER PHYSIK IN DEUTSCHLAND 375
10.2.1 EINE MILLIARDE EURO FUER DIE PHYSIK - WARUM? 375
10.2.2 GROSSGERAETE DER NATURWISSENSCHAFTLICHEN GRUNDLAGENFORSCHUNG 376
10.2.3 HELMHOLTZ-GEMEINSCHAFT " 379
10.2.4 DEUTSCHE FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT 381
10.2.5 NACHWUCHSFOERDERUNG 383
10.2.6 PHYSIKFOERDERUNG IM INTERNATIONALEN VERGLEICH 384
10.3 GROSSGERAETE UND INFRASTRUKTUR 386
10.3.1 GROSSGERAETE AUF DEM PRUEFSTAND 386
10.3.2 EINE WETTBEWERBSFAEHIGE FORSCHUNGSINFRASTRUKTUR 388 10.3.3
EUROPAEISIERUNG UND INTERNATIONALISIERUNG 390
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XXI
10.4 NUTZEN UND NEUGIER 392
10.4.1 VON DER FORSCHUNG ZUM PRODUKT 392
10.4.2 DAS JAHR DER PHYSIK 394
10.5 DER MUENCHNER FORSCHUNGSREAKTOR II - EIN BESONDERER FALL 396
10.6 IST ALLES GUT WIE ES IST? - BILANZ UND AUSBLICK 399
LITERATUR 402
HERAUSGEBER UND AUTOREN 405
PERSONENREGISTER 419 |
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