Weihnachtlicher Waagenmarkt 2022 ... And the Winner is

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"Seit den Anfängen der Quantenmechanik wissen Physiker, dass es keinen vollständig leeren Raum gibt. Überall wimmelt es vor seltsamen Teilchen, die kurzzeitig auftauchen und wieder verschwinden. Grund dafür sind Vakuumfluktuationen: Die Energie des Vakuums kann um winzige Werte variieren. Diese Schwankungen haben enorme Auswirkungen: Sie beeinflussen, wie sich das All ausdehnt. Doch die Vorhersagen von Quantenphysik und Kosmologie liegen weit auseinander. Daher wollen Forschungsteams das Vakuum wiegen – mit nichts anderem als einer Balkenwaage."

Eine Waage für das Vakuum, aus dem Protokoll eines Chinesischen Teams


Vakuum-Fluktuationen lassen sich als grundlegende Schwankungen des Lichtfeldes selbst in der totalen Dunkelheit vorstellen, deren positive (rot) und negative (blau) Bereiche zufällig im Raum verteilt sind und sich ständig mit hoher Geschwindigkeit ändern – ähnlich dem weißen Rauschen auf einem Bildschirm ohne Signaleingang. Die Ausschläge werden umso größer, je kleiner die Raumbereiche und Zeiten sind, über die ein Messinstrument mittelt. Daher tastet das Experiment von Riek et al. ein minimales Raum-Zeit-Volumen ab, dessen laterale Dimensionen Δx und Δy durch die starke Fokussierung des Abtast-Laserstrahls festgelegt sind. Die räumliche Länge Δz und zeitliche Dauer Δt des Femtosekunden-Abtastimpulses (grün) sind über die Lichtgeschwindigkeit miteinander verknüpft und definieren die longitudinale Ausdehnung. Die Schwankungsbandbreite ΔE des elektrischen Vakuum-Feldes folgt dann aus einem relativ einfachen mathematischen Zusammenhang, in den außer dem vierdimensionalen Abtastvolumen ΔxΔyΔzΔt nur fundamentale Naturkonstanten eingehen: Das Planck’sche Wirkungsquantum ħ und die Permittivität des Vakuums ε0. [2]

Nun das Vakuum wiegt tatsächlich etwas. Toll auf was meine Studenten so kommen und in der Tat, das wird gerade erforscht. Es ist also der "Der Versuch, das Nichts zu wiegen" [1], super interessant gerade für mich, waren die 2 Jahre theoretische Kernphysik doch nicht umsonst.

Waagenmarkt 2022

So der Wettbewerb ist rum. Am 6.1.23 um 11:00 haben wir den final Score aller Videos angesehen (🖵 Präsentation auch mit den Ergebnissen des Wiegewettbewerbs: Team Pirmasens 2 hatte nur 2 mg Abweichung!). 

  1. Team Pirmasens 5 - ▷ hier geht´s zum Video
                 -Score 409 (incl. Boni) ↗ 0,3
  2. Team Shanghai 3 - ▷ hier geht´s zum Video
                 - 330 (incl. Boni) ↗ 0,2
  3. Team Pirmasens 2 -▷ hier geht´s zum Video
                 - 307 (incl. Boni) ↗ 0,1
  4. Team Pirmasens 1 -▷ hier geht´s zum Video
                 - 277 (incl. Boni) ↗ 0,1

Das Video habe ich aus einem Excel-Sheet erstellt. Mit den Erfahrungen aus 21 und 22 habe ich für die chinesischen Teams einen "Great Firewall" Faktor eingebaut. Das Sheet kann ▦ hier downgeloaded werden.

Freuen wir  uns auf den Weihnachtlichen Waagenmarkt am 15.12.2023 

eure Logistiker aus Pirmasens


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Quellen

  1. Marc Zimmer, Manon Bischoff, ↪ Der Versuch, das Nichts zu wiegen,  Spektrum-Podcast | Vakuum-Waage, BEBE Medien GmbH, Leipzig, 30.09.2022
  2. O.A., ↪ Signale aus dem absoluten Nichts, Universität Konstanz, Page Identifier: 59450,  02.10.2015


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Version: 1.3 Mai 2023, Kontakt: E-Mail Martin Wölker
Pirmasens, Germany, 2018-, ausgelesen am: , Licence CC BY-NC-SA

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