Wat iedere Alfa over quantummechanica moet weten

Wat iedere Alfa over quantummechanica moet weten
Ons leven is doortrokken van verschijnselen die te maken hebben met de quantummechanica.
Niet alleen de laser en de transistors in stereo-installaties berusten erop, maar ook de geleiding
in metalen, de bouw van atomen en alledaagse verschijnselen als de stevigheid van vaste stof of
spiegelingen in een ruit. Ondanks het van meet af aan grote succes van de quantumtheorie, staat
de interpretatie van deze theorie nog steeds ter discussie.
De quantummechanica is een theorie waarmee de bewegingen en het ‘gedrag’ van elementiaire
deeltjes, zoals electronen, of systemen van die deeltjes, zoals atomen, beschreven kunnen
worden. Deze deeltjes voldoen niet aan de wetten van de klassieke natuurkunde. Hun energie
kan slechts zeer bepaalde waarden aannemen, en de grootten van die waarden worden bepaald
door de samenstelling en de bouw van het systeem van die deeltjes.
De quantummechanica is in 1900 in gang gezet door de ontdekking van Max Planck (1858-1947),
dat materie elektromagnetische straling (licht) alleen kan absorberen en uitstralen in
energiebundels (quanta) waarvan de omvang evenredig is met de frequentie van de straling.
Absorptie en emissie van energie verloopt via een discontinu patroon van kleine ondeelbare
eenheden. Planck week daarbij op spectaculaire wijze af van de klassieke theorie, die
veronderstelt dat het uitzenden en absorberen van energie een continu proces is.
Donderdag 6 februari
Prof. dr. Gerard Nienhuis
Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden
Quantummechanica voor iedereen
De beschrijving van fysische objecten met de natuurkunde van voor 1900 heeft drie kenmerken.
Dingen hebben nauwkeurig meetbare eigenschappen, die er ook zonder meting zijn (realisme).
Gebeurtenissen en processen verlopen onafhankelijk van eventuele waarnemers (objectiviteit).
Het toekomstig verloop van een systeem ligt vast in de huidige toestand (determinisme).
Elk van deze kenmerken is vervallen in de quantummechanica, en de wereld ziet er daarmee
fundamenteel anders uit, ook als is de oude beschrijving in veel gevallen nog steeds toereikend.
Transparanten van de lezing 'Quantummechanica voor iedereen' (pdf-format)
Donderdag 13 februari
Prof. dr. Dennis Dieks
Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Utrecht
De werkelijkheid volgens de quantummechanica
Vanaf het eerste begin heeft de quantummechanica voor verwarring gezorgd: de theorie lijkt te
werken met begrippen die elkaar uitsluiten en het onmogelijk maken een consistent beeld van de
quantummechanische werkelijkheid te ontwerpen. De laatste decennnia is gebleken dat het juist
deze vreemde eigenschappen van de theorie zijn, die verantwoordelijk zijn voor nieuwe
revolutionaire toepassingen. Hoe mysterieus is de quantumrealiteit?
Transparanten van de lezing 'De werkelijkheid volgens de quantummechanica'
(pdf-format)
Donderdag 20 februari
Prof. dr. Hans Mooij
NanoScience, Technische Universiteit Delft
Quantum computers
Quantum computers bestaan nog niet. Als ze gemaakt kunnen worden, overtreffen ze voor
bepaalde taken alle bestaande en alle toekomstige gewone computers. Quantum computers
zullen niet alle gewone computers overbodig maken. Er wordt gebruik gemaakt van superpositie
(een quantum object kan op twee plaatsen tegelijk zijn of in twee toestanden tegelijk) en
verstrengeling (bij twee verstrengelde quantum objecten leidt een verandering in een ervan tot
een voorspelbare ervaring in de ander, ook als er geen wisselwerking is). Zolang de quantum
computer van de omgeving is afgesloten verloopt de quantum berekening zonder principiële
onzekerheid. Er wordt op dit moment hard gewerkt aan het ontwikkelen van quantum bits; enkele
voorbeelden worden beschreven.
Transparanten van de lezing 'Quantum computers' (pdf-format)
Donderdag 27 februari
Prof. dr. Jan Zaanen
Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden
De quantum fysica van veel
De wetten van de quantum fysica zijn de beste die we kennen, maar waarom is het zo dat de
mensheid deze niet automatisch als zodanig ervaart? De reden is dat onze mensenwereld
opgebouwd is uit een bijna oneindigheid van elementaire quantum vrijheidsgraden, die met z'n
allen demokratisch besloten hebben om het quantum voor ons te verstoppen. Het kan ook anders,
en de spreker gaat u meenemen naar de ware quantum werelden van de electronen in de
koperdraad, de Cooper paren in de aluminium supergeleiders en de prachtige wereld van de
quantum kritikaliteit.
Donderdag 6 maart
Prof. dr. Pierre van Baal
Wiskunde en Natuurwetenschappen, Universiteit Leiden
Elementaire deeltjes
De quantummechanica speelt een uiterst belangrijke rol in de beschrijving van de elementaire
deeltjes. In deze lezing bespreken we ons huidige inzicht in deze elementaire deeltjes, zoals
beschreven door het zogenaamde standaard model; voor de wiskundige formulering daarvan
hebben 't Hooft en Veltman in 1999 de Nobelprijs gekregen. De nadruk zal liggen op de deeltjes
die het moeilijkst te vangen zijn: de quarks die niet vrij voor kunnen komen en de neutrinos die
overal doorheen vliegen.
Toegang gratis, iedereen welkom!
Plaats
Tijd
Organisatie
Cleveringaplaats 1, Leiden,
WSD-complex, gebouw 1175, zaal 028
18.45-20.15 uur.
Studium Generale Universiteit Leiden.
Postbus 9500, 2300 RA, Leiden.
E-mail [email protected]