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By Jörg Resag

Mitten in Europa ist eine der gr??ten und komplexesten Maschinen in Betrieb gegangen, die wir Menschen je gebaut haben: der huge Hadron Collider (kurz LHC). Mit ihm ?ffnet sich ein Fenster in eine neue Welt, die viele Geheimnisse birgt: used to be verleiht den Teilchen der Materie ihre Masse? Gibt es verborgene Raumdimensionen? Existiert ein tiefer Zusammenhang zwischen Teilchen mit verschiedenem Spin (Supersymmetrie)? Woraus besteht die dunkle Materie, die unser Universum durchdringt? Mit diesem Buch taucht der Leser ein in diese wunderbare Welt, die wir Menschen in der Neuzeit entdeckt haben: Atome und ihre Substruktur aus Quarks und Leptonen, die r?tselhafte Quantenmechanik, Teilchen des Lichts, Einsteins Gewebe aus Raum und Zeit, die vier Wechselwirkungen und schlie?lich die neue Welt, in die der LHC gerade vordringt und in der wir Higgs-Teilchen, Supersymmetrie und wom?glich erste Anzeichen f?r die String-Theorie vermuten. Nach der Lekt?re ist klar: Wir leben in einer erstaunlichen Welt und sind gerade im Begriff, bei der Entr?tselung ihrer Geheimnisse einen entscheidenden Schritt nach vorne zu gehen.

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3 Die Energie eines Photons nimmt proportional zur Lichtfrequenz zu bzw. antiproportional zur Lichtwellenlänge (hier in Angström angegeben) ab. bei Unterschreitung einer gewissen Wellenlänge, völlig unabhängig von der Helligkeit und damit von der elektrischen Feldstärke. Wir müssen uns also der Tatsache stellen, dass die Vorstellung von Licht als elektromagnetischer Welle das Versuchsergebnis nicht ohne Weiteres erklären kann. Vergessen wir daher für einen Moment einmal elektromagnetische Wellen und fragen uns ganz unbefangen, ob wir Licht nicht anders deuten können, sodass wir keine Mühe mehr haben, unsere Beobachtung zu erklären.

Die durch die Ortsmessung gewonnene Information zwingt uns, das zukünftige Verhalten des Elektrons durch eine andere Wahrscheinlichkeitswelle zu beschreiben. Diese neue Wahrscheinlichkeitswelle ist aber keine ebene Welle mehr, sondern lässt sich mit einem anfangs sehr spitzen Berg vergleichen, dessen Spitze sich am gemessenen Aufenthaltsort des Elektrons befindet. Die Pfeillänge entspricht dabei der Höhe des Bergs. Dieser Berg ist aber nicht stabil, sondern er zerfließt immer mehr, sodass 38 2 Seltsame Quantenwelt der Aufenthaltsort des Elektrons immer unbestimmter wird.

Wir wollen uns daher der Ansicht von Isaac Newton aus dem Jahr 1675 anschließen und annehmen, Licht bestehe aus einem Strom kleiner Lichtteilchen, die wir Photonen nennen wollen. So ein Photon trifft nun also auf eines der Elektronen im Alkalimetall und schlägt es aus dem Metall heraus. Um unser Versuchsergebnis in allen Einzelheiten zu erklären, müssen wir die folgenden Annahmen machen: • Je heller das Licht ist, umso mehr Photonen sind vorhanden und umso mehr Elektronen werden daher herausgeschlagen.

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