Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Labortechnik> Physikalische Messtechnik>

Virtuelles Quantenlabor: Quantenphysik für jedermann

Virtuelles QuantenlaborQuantenphysik für jedermann

Ein virtuelles Labor ermöglicht erstmals die spielerische Erkundung moderner Quantenphysik. Die neuartige Lernumgebung wurde an der Fakultät für Physik der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Studierenden und SchülerInnen entwickelt und ist rechtzeitig zu Schulbeginn frei online verfügbar (http://interactive.quantumnano.at).

Gesamtansicht des interaktiven Quantenlabors. (Copyright: Gruppe Quantennanophysik, Universität Wien; Bild: Mathias Tomandl & Patrick Braun)

Moderne Wissenschaft für alle

Aktuelle Forschungsexperimente sind oft zu teuer und komplex, um sie für Lehrzwecke nachzubauen und einzusetzen. Die Herausforderung, moderne Wissenschaft dennoch allgemein zugänglich zu machen, hat nun das Team der Forschungsgruppe Quantennanophysik der Universität Wien rund um Markus Arndt gelöst.

Es wurden nun erstmals zwei Forschungslabore als vollständige, photorealistische Computersimulationen geschaffen, um SchülerInnen, Studierenden sowie der allgemeinen Öffentlichkeit einen virtuellen Zugang zu weltweit einmaligen Instrumenten zu ermöglichen. „Man könnte es als eine Art Flugsimulator der Quantenphysik bezeichnen", schmunzelt der Quantenphysiker Mathias Tomandl, der die wesentlichen Elemente dieser Simulation im Rahmen seiner Dissertation geschaffen hat.

Anzeige

Die Quantenwelt Schritt für Schritt selber entdecken

Weitere Beiträge zuQuantenphysik

Ein Lernpfad führt dabei die BesucherInnen in die Welt delokalisierter komplexer Moleküle. Eine Reihe von Laboraufgaben und wichtige Hintergrundinformationen zum Verständnis der Experimente stehen bereit, um Schritt für Schritt in die Quantenwelt einzutauchen. Die Entwicklung der spielerisch aufbereiteten Software wurde zusammen mit SchülerInnen und Studierenden durchgeführt und über mehrere Entwicklungszyklen didaktisch begleitet. Das Lehrkonzept und die dazugehörigen Studien wurden nun im renommierten Fachjournal "Scientific Reports" veröffentlicht.

Der Welle-Teilchen Dualismus mit großen Molekülen

Die virtuellen Labore geben Einblick in fundamentale Einsichten und Anwendungen der Quantenmechanik mit Makromolekülen und Nanoteilchen. Dabei wurde in den vergangenen Jahren der Welle-Teilchen-Dualismus an den bis heute komplexesten Molekülen nachgewiesen. Diese Experimente können im virtuellen Labor mit Hilfestellungen nun erstmals frei zugänglich selbst (virtuell) durchgeführt werden.

Das Quantenlabor auf Tour durch Österreich

Derzeit kann eine Kurzversion des virtuellen Labors als interaktives Exponat im Rahmen der Sonderausstellung „Das Wissen der Dinge" im Naturhistorischen Museum Wien getestet werden. Im Rahmen der Wanderausstellung „Wirkungswechsel" des Science-Center-Netzwerks wird das virtuelle Quantenlabor an verschiedenen Standorten in Österreich verfügbar sein.

Publikation:
Simulated Interactive Research Experiments as Educational Tools for Advanced Science; Mathias Tomandl, Thomas Mieling, Christiane M. Losert-Valiente Kroon, Martin Hopf & Markus Arndt. Scientific Reports 5, 14108 (2015). DOI:10.1038/srep14108.

Weitere Informationen:
Video – interaktives Quantenlabor: https://www.youtube.com/watch?v=3vPSFotrmME


Wanderausstellung „Wirkungswechsel": http://www.wirkungswechsel.at/

Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Markus Arndt
Quantennanophysik und Molekulare Quantenoptik
Fakultät für Physik, Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
markus.arndt@univie.ac.at
http://www.quantumnano.at

Anzeige

Weitere Beiträge zum Thema

Zeitdilatation

Allgemeine Relativitätstheorie feiert 100....Einstein rettet Schrödingers Katze

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie feiert ihren 100. Geburtstag. Selbst heute noch fasziniert sie PhysikerInnen und Laien zugleich.

…mehr
Nanomasken

Stabile Beugungsstruktur in atomar dünnem...Quantenbeugung an einem Hauch von Nichts

Die Quantenphysik besagt, dass sich auch massive Objekte wie Wellen verhalten und scheinbar an vielen Orten zugleich sein können. Dieses Phänomen kann nachgewiesen werden, indem man diese Materiewellen an einem Gitter beugt.

…mehr
Prof. Frank Wilhelm-Mauch (Foto: Saar-Uni)

QuantenprozessorenGoogle zeichnet Quantenphysiker der Saar-Uni aus

Bevor Technologiekonzerne ihre Computerchips auf den Markt bringen, prüfen sie auf Herz und Nieren, ob ihre Technik fehlerfrei funktioniert. Auch bei künftigen Quantencomputern müssen solche Prozessoren störungsfrei laufen. Effektive und zuverlässige Testverfahren fehlen aber bislang.

…mehr
Das philosophische Problem der Interpretation der Quantenmechanik steht u.a. im Fokus der Tagung „Shut up and Contemplate". (Copyright: Universität Wien / Barbara Mair)

Naturwissenschaft und PhilosophieVon Karl Popper zur Quantenmechanik

„ShutUpandContemplate!" lautet der Name eines Symposiums, das am 3. März an der Fakultät für Physik stattfindet und eine Verbindung zwischen der Naturwissenschaft und ihrem philosophischen und sozioökonomischen Kontext schaffen will.

…mehr
Schematische Darstellung eines aufgezeichneten Kollisionsereignisses mit zwei Lichtteilchen am ATLAS-Experiment vom 12. Dezember 2015. (Foto/©: ATLAS Collaboration)

Licht-an-Licht-StreuungPhotonen können miteinander kollidieren

Teilchenphysiker am Forschungszentrum CERN bei Genf haben eine 80 Jahre alte Annahme über die Streuung von Lichtteilchen an Lichtteilchen zum ersten Mal in Teilchenkollisionen experimentell beobachtet. So wurde bestätigt, dass die Lichtteilchen, genannt Photonen, wenn sie aufeinandertreffen, miteinander wechselwirken können.

…mehr

Neue Stellenanzeigen