Quantenphysik

Die Quantenphysik beschreibt, wie sich Licht und Materie im ganz Kleinen verhalten, bei einzelnen Atomen, Elektronen und Lichtteilchen. Dort gelten Regeln, die dem Alltag widersprechen. Energie wird nur in festen Portionen abgegeben, ein Elektron hat vor der Messung nicht unbedingt einen bestimmten Ort, und zwei Teilchen können so miteinander verschränkt sein, dass ihre Messergebnisse auch über große Entfernungen auf eine Weise zusammenhängen, die keine klassische Erklärung zulässt.

Seltsam ist das, beliebig ist es nicht. Entstanden ist die Theorie zwischen 1900 und dem Ende der 1920er-Jahre, mit Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und vielen anderen, und seitdem hat sie jede experimentelle Prüfung bestanden. Ohne sie ließe sich weder erklären, warum Atome stabil sind, noch warum das Periodensystem genau so aussieht, wie es aussieht.

Wer neu einsteigt, fängt am besten mit der Frage an, was ein Quant überhaupt ist, und arbeitet sich über die Unschärferelation und Schrödingers Katze bis zur Verschränkung vor. Und wer lieber bei den Menschen anfängt, die das alles herausgefunden haben, liest zuerst die Geschichte der hundert Jahre Quantenmechanik.

Grundlagen

Theorie einfach erklärt

  • Das Plancksche Wirkungsquantum: die Zahl, an der das Kilogramm hängtPlancksches Wirkungsquantum einfach erklärt: exakter Wert, Einheit, h quer, wo h überall steckt und wie die Kibble-Waage damit Kilogramm misst.Erscheint am 10. November 2026
  • Die Schrödinger-GleichungDie Schrödinger-Gleichung verständlich erklärt: was in ihr steht, was die Wellenfunktion bedeutet und wie sie im QLED-Fernseher steckt.PDF öffnen
  • Was ist Spin?Spin einfach erklärt: Was die rätselhafte Quanteneigenschaft ist, wie der Stern-Gerlach-Versuch sie zeigte und wo sie im Alltag steckt.PDF öffnen
  • Das Pauli-PrinzipWarum zwei Elektronen nie denselben Zustand teilen: das Pauli-Prinzip, der Aufbau des Periodensystems und die Stabilität der Materie.Erscheint am 3. November 2026
  • Quantenfeldtheorie einfach erklärtTeilchen als Anregungen von Feldern: was die Quantenfeldtheorie aussagt, warum die QED so genau ist und was das Vakuum mit Kräften zu tun hat.Erscheint am 8. November 2026
  • Quantenfluktuation: warum das Vakuum nicht leer istWas ist ein Vakuum? Quantenfluktuation, Nullpunktenergie, virtuelle Teilchen und Casimir-Effekt einfach erklärt, und warum es keine Gratis-Energie gibt.Erscheint am 14. November 2026

Teilchen und Licht

  • Elementarteilchen: die Bausteine des StandardmodellsWas sind Elementarteilchen? Quarks, Leptonen und Bosonen im Standardmodell einfach erklärt, mit Tabelle aller 17 Teilchen und den offenen Fragen.Erscheint am 13. November 2026
  • Was ist ein Photon?Was ist ein Photon? Lichtteilchen einfach erklärt: Energie, Geschichte, Compton-Effekt und die Frage, ob wir ein einzelnes Photon sehen.PDF öffnen
  • Das Proton: drei Quarks, ein Rätsel und der Kern jedes AtomsWas ist ein Proton? Masse, Ladung und Aufbau aus Quarks einfach erklärt, dazu das Rätsel um den Protonenradius, Protonenzerfall und Protonentherapie.Erscheint am 11. November 2026
  • Das Higgs-BosonWas ist das Higgs-Boson, wie wurde es 2012 am CERN entdeckt und woher kommt unsere Masse wirklich? Einfach erklärt, mit Quellen.PDF öffnen
  • AntimaterieAntimaterie einfach erklärt: Diracs Vorhersage, das Positron, PET im Krankenhaus, fallende Antiatome und das Rätsel unseres Universums.PDF öffnen
  • NeutrinosVon Paulis Brief 1930 bis KATRIN und JUNO: was Neutrinos sind, warum sie ihre Art wechseln und wie man die Geisterteilchen misst.Erscheint am 5. November 2026

Experimente

  • Der FotoeffektWie Licht Elektronen aus Metall schlägt: Hallwachs-Versuch, Gegenfeldmethode, Einsteins Formel und Millikans Messung. Mit Rechenbeispiel und Quellen.PDF öffnen
  • Das DoppelspaltexperimentDas Doppelspaltexperiment einfach erklärt: Kugeln, Wellen, einzelne Photonen und Elektronen, die Rolle der Beobachtung, mit Formel und Simulation.PDF öffnen
  • Welle-Teilchen-DualismusIst Licht Welle oder Teilchen, und das Elektron? 300 Jahre Streit von Newton bis de Broglie, Compton-Effekt, Materiewellen und Bohrs Komplementarität.PDF öffnen
  • Der Franck-Hertz-VersuchDer Franck-Hertz-Versuch verständlich erklärt: Aufbau, Messkurve mit 4,9-Volt-Abständen, typische Praktikumsprobleme, Neon-Variante und Geschichte.PDF öffnen
  • Der TunneleffektWarum die Sonne leuchtet und der USB-Stick speichert: der Tunneleffekt mit Formel, Alphazerfall, Rastertunnelmikroskop und Nobelpreis 2025.PDF öffnen
  • Die Bellsche UngleichungWas die Bellsche Ungleichung prüft, wie Experimente von Clauser bis Delft sie verletzten und was das für Einsteins Weltbild bedeutet.Erscheint am 7. November 2026

Geschichte und Personen

  • 100 Jahre QuantenmechanikVon Plancks Strahlungsformel 1900 über Einstein, Bohr und Heisenberg bis zum Nobelpreis 2025: Geschichte, Gleichungen und Quellen.PDF öffnen
  • Max Planck (1858–1947)Max Planck erfand 1900 das Wirkungsquantum und begründete die Quantenphysik. Sein Leben, seine Forschung und seine Rolle in schweren Zeiten.PDF öffnen
  • Albert Einstein und die QuantenLichtquanten, Nobelpreis, EPR und „Gott würfelt nicht“: wie Albert Einstein die Quantenphysik begründete und warum er ihr nie ganz traute.Erscheint am 2. November 2026
  • Niels Bohr (1885–1962)Niels Bohr: Atommodell, Kopenhagener Institut, Streit mit Einstein und die Flucht 1943. Leben und Werk des großen dänischen Physikers.PDF öffnen
  • Erwin Schrödinger (1887–1961)Erwin Schrödinger: Wellengleichung, Nobelpreis 1933, Katze und „What is Life?“, dazu das schwierige Erbe, über das heute gesprochen wird.Erscheint am 6. November 2026
  • Werner Heisenberg (1901–1976)Leben und Werk von Werner Heisenberg: Helgoland 1925, Unschärferelation, Leipzig, die Jahre unter dem Nationalsozialismus und die Göttinger Erklärung.PDF öffnen
  • Richard Feynman: Physiker, Lehrer und QuerdenkerRichard Feynman im Porträt: Los Alamos, Feynman-Diagramme und Nobelpreis, die Feynman Lectures, die Challenger-Untersuchung und die Feynman-Methode.Erscheint am 13. November 2026

Physik heute: Personen

  • Stephen Hawking (1942–2018)Stephen Hawking verständlich erklärt: Singularitäten, Hawking-Strahlung, Entropie Schwarzer Löcher, Informationsparadox und sein Leben mit ALS.PDF öffnen
  • Der Physik-Nobelpreis 2026Francis Halzen erhält den Physik-Nobelpreis 2026 für IceCube. Wie das Neutrino-Teleskop im Eis am Südpol funktioniert und was es fand.Erscheint am 3. November 2026
  • Harald Lesch: Astrophysiker, Fernsehmoderator und ErklärerHarald Lesch im Porträt: seine Forschung an der LMU, alpha-Centauri, Leschs Kosmos und Terra X, seine Bücher zur Quantenphysik und sein Einsatz beim Klima.Erscheint am 9. November 2026

Bewusstsein und Mythen

Fragen zur Quantenphysik

Was ist Quantenmechanik einfach erklärt?

Die Quantenmechanik ist die Theorie, die beschreibt, wie sich Atome, Elektronen und Lichtteilchen verhalten. Energie wird dort nur in festen Portionen ausgetauscht, und statt fester Bahnen sagt die Theorie Wahrscheinlichkeiten voraus, mit denen ein Teilchen an einem Ort gefunden wird.

Was ist der Unterschied zwischen Quantenphysik und Quantenmechanik?

Im Alltag werden beide Wörter meist gleich verwendet. Genau genommen ist Quantenphysik der Oberbegriff für alle Bereiche der Physik, in denen Quanteneffekte wichtig sind. Die Quantenmechanik ist ihr theoretischer Kern, aufgestellt zwischen 1925 und 1927.

Wer hat die Quantenmechanik entwickelt?

Den Anfang machte Max Planck im Dezember 1900 mit seiner Strahlungsformel. Es folgten Einsteins Lichtquanten 1905 und Bohrs Atommodell 1913. Die eigentliche Quantenmechanik schufen Heisenberg, Born, Jordan, Schrödinger und andere zwischen 1925 und 1927, mehr dazu in 100 Jahre Quantenmechanik.

Kann ein Teilchen gleichzeitig an zwei Orten sein?

Vor einer Messung kann sich ein Teilchen in einer Überlagerung mehrerer Möglichkeiten befinden, im Doppelspaltexperiment etwa der Möglichkeiten, durch den einen oder den anderen Spalt zu gehen. Gemessen wird aber immer ein ganzes Teilchen an einem einzigen Ort.

Wofür braucht man die Quantenmechanik?

Ohne sie ließe sich nicht erklären, warum Atome stabil sind und warum das Periodensystem so aussieht, wie es aussieht. Technisch steckt sie in Lasern, Solarzellen, der Kernspintomographie und Atomuhren.

Weiter geht es mit der Quantentechnologie, also mit Geräten, die diese Effekte gezielt nutzen. Alle Artikel auf einen Blick finden Sie unter Wissen.