Quanten von Atomen?

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    • Quanten von Atomen?

      Wäre es physikalisch korrekt zu sagen, dass es auch Quanten von Atomen gibt?
      Zunächst im Sinne der kleinsten Einheit, dem Quant, klar, - aber auch hinsichtlich der Anwendung der Quantentheorie (wenn man bspw. annimmt, dass der Mensch aus Milliarden von Atomen besteht und versucht, die Quantentheorie diesbezüglich in Verbindung zu bringen, die aber eigentlich zunächst meist im Alltag mit Licht/Laser/etc. beispielhaft dargestellt wird?!)? - Dass es in der Realität schwierig wäre, ist selbstverständlich klar (es geht bloß um den Gedanken), denn man könnte bspw. eine Quantensuperpositionen in solch riesigen Systemen (wie beim Menschen) ja überhaupt nicht aufrecht erhalten ;) Aber es gibt ja bspw. auch Meinungen, die sagen, dass a) Atome in der Fachliteratur grundsätzlich nicht als Quanten zu bezeichnen wären, weil man bspw. um etwas als Quant zu bezeichnen, ja einen Überbegriff davon bräuchte. Wovon wäre dann das Atom sozusagen die kleinste Portion? Also das Wassermolekül als Quant von Wasser o. ä. Aber bei dem Menschen, der sich aus Atomen zusammensetzen soll…?! Oder dass es b) völlig unterschiedliche Sachen wären, der Quant sozusagen als Energiemenge (z. B. ein Photon) und ein Atom aber Materie.- Jedoch: Schrödingers Katze war ja auch ein System, dass für eine Quantensuperposition herhalten konnte, insofern könnte das gleiche für einen Menschen auch gelten (nur, dass er eben viel zu groß ist und die Umsetzung außerordentlich schwer wäre).
    • Lieber Hawkins,
      mit dem Begriff „Quant“ wird in der Physik die kleinste Portion einer physikalischen Größe (z.B. Energie oder Drehimpuls) bezeichnet, die erzeugt oder vernichtet wird, wenn ein physikalisches System mit diskreten Werten dieser physikalischen Größe (z.B. ein Atom mit einem Elektron, welches sich auf verschiedenen diskreten Energie-Niveaus befinden kann) von einem Zustand A in einen anderen Zustand B wechselt. Dabei besitzen die beiden Zustände A und B unterschiedliche Werte der physikalischen Größe. Ein Beispiel hierfür ist ein Wasserstoffatom: Befindet sich das Elektron des Wasserstoffatoms beispielsweise in der 1p-Schale (Zustand A) und wechselt in die 1s Schale (Zustand B), so entsteht ein Energiequant, welches in Form eines Photons abgestrahlt wird. Der umgekehrte Prozess ist beispielsweise ebenfalls möglich: Ein Wasserstoffatom kann ein Photon absorbieren, und so vom Zustand B in den Zustand A wechseln.

      Im obigen Beispiel wird das Quant in Form eines Photons, d.h. durch ein Quantenobjekt, „weggetragen“. Ein Quantenobjekt ist ein mikroskopisches Objekt, das sich durch eine Wellenfunktion beschreiben lässt. Je nach Art des Zustandswechsels können aber auch andere Quanten auftreten, z.B. Drehimpulsquanten, wenn das System von einem Drehimpulszustand in einen anderen wechselt.

      Die Frage „Was ist ein Quant von einem Atom?“, kann man also so nicht beantworten. Man muss konkreter fragen: Um welches physikalische System handelt es sich? Welche Energiezustände/Drehimpulszustände etc. kann das System einnehmen? Und zwischen welchen dieser Zustände wechselt das System? Erst wenn man sich über diese Fragen im Klaren ist, kann man fragen, um welche Quanten es sich bei dem Zustandswechsel handelt.

      Den Menschen als Quantenobjekt zu betrachten ist hingegen sehr mutig! ;) Im Prinzip ist das möglich, jedoch überhaupt nicht nötig. Der Grund ist, dass sich die interessanten charakteristischen Quanteneigenschaften, wie z.B. Beugung eines Quantenobjekts am Doppelspalt, nur bei sehr kleinen physikalischen Systemen zeigen. Wohl mit die größten Systeme, bei denen man Beugung noch beobachtet hat, sind z.B. die Fullerene:

      helmholtz-berlin.de/mediathek/…g-mit-fussbaellen_de.html

      nanopartikel.info/nanoinfo/mat…ne/materialinfo-fullerene

      Bei sehr viel größeren Systemen (wie z.B. dem Menschen) kann man Quanteneigenschaften, wie z.B. die Beugung am Doppelspalt, nicht mehr beobachten, weil sie im Vergleich zu makroskopischen Effekten (wie z.B. Schwerkraft oder Luftdruck) extrem geringe Auswirkungen haben. Einen gesamten Menschen als ein Quantenobjekt zu betrachten und durch eine Wellenfunktionen zu beschreiben ist daher weder sinnvoll noch notwendig. Ebenso ist Schrödingers Katze nur ein Gedankenexperiment, welches verdeutlichen soll, wie absonderlich sich die Quantenwelt verhält. Ein solch großes, makroskopisches System (eine Katze in einem Tresor) würde in der Realität niemals Quanteneigenschaften zeigen.

      Vielleicht ist auch noch der folgende Thread interessant: De Broglie Wellenlänge-experimentelle Grenzen

      Viele Grüße, Bernadette