QUANTENPHYSIK UND QUANTENMECHANIK

Jan 24, 2020 | Wissenswertes

GRUNDLEGENDE ZUSAMMENHÄNGE EINFACH ERKLÄRT! DAS TECHNIK-ECK

Beginnen wir bei den Begrifflichkeiten selbst: Quantenphysik setzt sich zusammen aus dem Wort Physik, lateinisch physica oder griechisch physike, also der Wissenschaft von der Natur und ihren Gesetzmäßigkeiten, und dem lateinischen Wort quantus, das die Bedeutung „wie viel“, „wie groß“ hat. Quantenphysik ist demnach die Wissenschaft, die sich mit den Gesetzmäßigkeiten der Natur beschäftigt, dabei aber davon ausgeht, dass die untersuchte Materie nicht beliebige Größen annehmen kann, sondern immer nur eine sogenannte „diskrete Größe“. Diese ist messbar und kann dementsprechend, anhand diverser Größenordnungen, klassifiziert werden.

Die Quantenmechanik ist die praktische Umsetzung der Quantenphysik, die sich mit eben dieser Materie, ihren physikalischen Größen und somit auch ihren Eigenschaften beschäftigt. Ein einfaches Beispiel hierfür ist folgendes Szenario: Eine schwere Eisenkugel fällt aus großer Höhe auf einen Eisenblock. Dabei wird Energie freigesetzt. Wenn das Gewicht der Kugel wie auch die Fallhöhe, und folglich auch die Fallgeschwindigkeit, groß genug sind, wird diese freigesetzte Energie beim plötzlichen Aufprall in Form von Wärme und Licht fühl- und sichtbar, da das Eisen sich erwärmt und zu glühen beginnt. Die eingesetzte Energie (Heben der Eisenkugel) wurde von der Eigenschaft der Materie verändert, in diesem Fall in Wärme und Licht. Wird die Kugel bei gleichen Bedingungen in Wasser fallen gelassen, so wird fast die gesamte Energie nicht hauptsächlich in Wärme und Licht, sondern in Bewegungsenergie umgesetzt. Die Reibungswärme ist hier vernachlässigbar.

Ähnliches begegnet uns auch in der Natur: Das Mineral Pyrit beginnt zu leuchten, wenn es mithilfe einer Metallanbringung unter Strom gesetzt wird. Wusste man zum Zeitpunkt dieser Entdeckung noch nicht, wieso das geschieht, so kann man heute sagen, dass aus der Verbindung von Steinoberfläche, Metallanbringung und Strom an dieser Kontaktstelle ein zufälliger Halbleiterübergang entstand.

Die mittels Strom eingebrachte Energie hat am Halbleiterübergang zur Folge, dass quantenphysikalisch eine Anhebung der Elektronen auf eine höhere Ebene stattfindet (vergleichbar mit der Eisenkugel, die in die Höhe gehoben wird), der ein automatischer explosionsartiger Abfall folgt (vergleichbar mit dem plötzlichen Fall der Eisenkugel), sobald die Ladung eine gewisse Größe übersteigt. Resultat ist wieder die Freisetzung der gespeicherten Energie, diesmal in Form von Licht (Photonen). Die Lichtfarbe (Frequenz) ist vom Halbleitermaterial abhängig.

Die Quantenmechanik ermöglicht es nun, diesen Effekt technisch umzusetzen, was unter anderem Anwendung bei Leuchtioden, Lasern und auch Displays Anwendung findet. Ein Beispiel aus dem Hause MED-TRONIK GmbH ist die MORA®BlueMag-Elektrode. Diese Elektrode ermöglicht es, durch ihre spezielle Frequenz eine direkte Verbindung zu den Nervenbahnen herzustellen, indem der Körper durch das einfallende Licht an genau dieser Stelle Rhodopsin freigibt. Rhodopsin sorgt dafür, dass sich Synapsen (Schnittstellen zwischen den Nerven), die eigentlich stets geschlossen sind, öffnen und den Frequenzen damit Zugang zu den Nervenbahnen gewähren. Dies wird gezielt genutzt, um auch tiefere oder schwer zugängliche Regionen zu erreichen. Die Wirksamkeit wird dadurch extrem verstärkt. Nach Beendigung der Behandlung schließen sich die Synapsen nach einiger Zeit wieder automatisch. Alternativ kann gelbes Licht verwendet werden, um diese zu schließen.

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