Zero Time Space

Beschreibung

Mit den Mitteln der klassischen Physik ist der Tunneleffekt nicht erklärbar. Deshalb bedient sich die Natur eines Tricks aus der Quantenmechanik: Teilchen, die keine ausreichende Energie besitzen, eine Barriere zu überwinden, "durchtunneln" diese einfach. Auf diesem Prinzip basiert sowohl der radioaktive Kernzerfall, die wärmespendende Kernverschmelzung in der Sonne und viele weitere Phänomene der Physik. Experimentelle Untersuchungen zeigten jüngst, dass die Teilchen dabei schneller tunneln, als sich Licht im Vakuum ausbreitet. Der zu "durchtunnelnde Berg" verhält sich dabei wie ein Raum ohne Zeit. Wird dadurch die Einsteinsche Relativitätstheorie widerlegt? Oder gar das Prinzip der Kausalität verletzt? Antworten geben die Autoren in diesem spannenden Abriss zu überlichtschnellen Phänomenen. Mit einem Vorwort von Professor Dr. Ulrich Walter, Institut für Raumfahrttechnik der TU-München, Astronaut und Moderator der Wissenschaftssendung MaxQ. Günter Nimtz, seit 1983 Professor für Physik an der Universität zu Köln, promovierte nach dem Diplom im Fach Elektrotechnik an der Universität in Wien in Physik und Philosophie. Nach der Habilitation 1974 (Köln) war er in den Jahren 1977/78 Research Associate an der McGill Universität in Montreal (Kanada). Sein Forschungsgebiet umfasst u.a. Mesoskopische Systeme, Photonik und Biophysik. Astrid Haibel promovierte am II. Physikalischen Institut der Universität zu Köln über das Thema der Signalausbreitung in photonischen Barrieren. Neben verschiedenen anderen Tunnelbarriereformen untersuchte sie insbesondere das historische Doppelprisma. Nach Beendigung der Promotion wechselte sie an das Hahn-Meitner-Institut Berlin, wo sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin tätig ist.
Kleinste Teilchen, die nicht über genug Energie verfügen, um eine Barriere zu überwinden, "leihen" sich diese Energie einfach und "durchtunneln" die Barriere - das ist der Tunneleffekt. Die klassische Physik kann ihn nicht beschreiben, dennoch lässt er sich etwa beim radioaktiven Kernzerfall oder der Kernschmelze der Sonne beobachten. Dieses spannende Buch erläutert überlichtschnelle Phänomene und greift dabei in die aktuelle Diskussion um die Gültigkeit der Relativitätstheorie ein. Vor mehr als zehn Jahren begannen Prof. Günter Nimtz und seine Mitarbeiter, das Tunneln von Photonen zu untersuchen. Sie analysierten die Transmission von Mikrowellen in engen Wellenleitern und lieferten die ersten experimentellen Beweise dafür, dass das Tunneln schneller als mit Lichtgeschwindigkeit (superluminal) erfolgt. Der zu "durchtunnelnde Berg" verhält sich dabei wie ein Raum ohne Zeit. Ausgehend von seinen Bahn brechenden Untersuchungen stellt Prof. Nimtz in diesem Band das Tunnelphänomen in einem breiteren Kontext dar und knüpft Verbindungen zu Optik, Kernphysik und Kosmologie. Dabei berührt er auch die ganz großen Fragen: Wird durch diese neuen Erkenntnisse die Einsteinsche Relativitätstheorie widerlegt? Oder wird gar das Prinzip der Kausalität durchbrochen? Damit ist das Buch nicht nur für Studenten der Physik und Chemie, sondern für jeden naturwissenschaftlich Interessierten eine faszinierende Lektüre. Die Untersuchungen zum Tunneleffekt gehören zu den populärsten physikalischen Experimenten überhaupt. So erregte 1994 die superluminale Übertragung von Mozarts "großer" g-moll-Sinfonie (KV 550) mit 4,7-facher Lichtgeschwindigkeit weltweites Aufsehen. Das Experiment fand sogar in der Tagespresse sowie in Funk und Fernsehen Beachtung: Es entstanden u.a. der BBC-Film "The Time Lords" und die ARD-Dokumentation "Schneller als das Licht". Für das Vorwort konnte Professor Dr. Ulrich Walter gewonnen werden. Er ist Astronaut, Leiter des Lehrstuhls für Raumfahrttechnik an der TU München und Moderator des Wissenschaftsmagazins MaxQ.

Autor*in

Günter Nimtz

Themen in »Zero Time Space«

Electrical & Electronics Engineering Elektrotechnik u. Elektronik Mikrowellen- u. Hochfrequenztechnik u. Theorie Optics & Photonics Optik u. Photonik Physics Physik Quantenmechanik Quantenphysik Quantenphysik u. Feldtheorie Quantum Physics & Field Theory RF / Microwave Theory & Techniques Tunneleffekt

Stimmen zu »Zero Time Space«

"The team of authors sensitively introduces the reader to the world of quantum physics. Nimtz and Haibel explain to the reader step-by-step the prerequisites for the tunnel effect to function. However, in the end they realize that Einstein's Theory of Relativity applies to all processes faster than the speed of light and that it is impossible to design a time machine that would allow changes to the past. On the whole, anyone interested in natural science will really enjoy this book." (Bettina Schwoch, Associated Press) "The authors succeed perfectly in presenting the tunnel effect in a readily understandable way, after first defining the basic terms space, time and speed. This work almost entirely without formulas is comprehensible for readers having only a basic knowledge of atomic physics and may be recommended as a supplement to more comprehensive books on the topics." (Michael Mücke, ekz-Informationsdienst) " ... this small book presents the latest results on the tunnel effect in a very understandable way, results that do not destroy the scientist's view of the world, but expand it in a surprising way, urging one to think again. I hope this book ... reaches a wide public, not least because it strikingly demonstrates what pure research is and what it can show us." (H. Baumgärtel, FU Berlin, Zeitschrift für Physikalische Chemie 2004) "Although this book may sometimes be lacking in scientific depth due to the large amount of interconnections and examples given, it wins in terms of enthusiasm and the urge to research. It is this enthusiasm for physics that this book knows how to strongly convey." (Kai Dieckmann, Munich, Physik in unserer Zeit 5/2004)
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"Einfühlsam führt das Autorenteam den Leser in die Welt der Quantenphysik ein. Schritt für Schritt erklären Nimtz und Haibel dem Leser, was die Voraussetzungen für das Funktionieren des Tunneleffekts sind. Am Ende stellen sie aber klar, dass bei allen überlichtschnellen Prozessen die Einsteinsche Relativitätstheorie ihre Gültigkeit behält und die Konstruktion einer Zeitmaschine, die einen Eingriff in die Vergangenheit erlauben würde, nicht möglich ist. Im Großen und Ganzen kommt jeder, der an Naturwissenschaften interessiert ist, bei diesem Buch voll auf seine Kosten." Associated Press "Den Autoren gelingt es ausgezeichnet, den Tunneleffekt allgemeinverständlich darzustellen, nachdem sie zunächst die Grundbegriffe Raum, Zeit und Geschwindigkeit erläutert haben. Das praktisch formellose Werk ist schon für Leser, die nur über Grundkenntnisse in Atomphysik verfügen (etwa Sekundarstufe I) verständlich und kann in Ergänzung zu thematisch umfassenderen Werken empfohlen werden." ekz-Informationsdienst "....dieses kleine Buch, in dem in sehr verständlicher Weise die neuesten Ergebnisse zum Wesen des Tunneleffekts dargestellt werden - Ergebnisse, die das Weltbild des Naturwissenschaftlers nicht umstürzen, sondern in überraschender Weise erweitern und sehr zum Nachdenken anregen. Man wünscht diesem Buch...eine breite Leserschaft, auch weil es einprägsam vorführt, was Grundlagenforschung ist und hervorbringen kann." Zeitschrift für Physikalische Chemie "...sind Enthusiasmus und Forschungsdrang Trumpf. Eben diese Begeisterung für die Physik weiß das Buch nachdrücklich zu vermitteln." Physik in unserer Zeit
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