Jul 23 2009

Blitz in slow-motion

Zufällig auf youtube entdecktes Video von einem Blitzeinschlag in super-slow-motion aufgenommen mit mehreren tausend frames pro Sekunde. Das Video zeigt Details eines Blitzeinschlags, von denen man nicht einmal geträumt hat.

In diesem Moment braut sich über Innsbruck ein ungewöhnlich heftiges Gewitter zusammen. Ich muss so schnell wie möglich die Blitzauslösung für meine DSLR-Kamera basteln, genauere Infos folgen noch.


Jun 3 2009

Brief von Wolfgang Pauli

In historischen Büchern und Schriftstücken zu den wichtigsten physikalischen Entwicklungen zu stöbern, ist oft mehr als interessant und fördert manch lustige Passagen zu Tage. Beispielsweise ein Brief vom ehrenwerten Wolfgang Pauli an Liese Meitner und Hans Geiger aus dem Jahre 1930. Hier ist ein kurzer Auszug vom Beginn und Ende des Briefs. Sehr zu beachten die gehobene Ausdrucksweise, die Leute hatten damals einfach noch mehr Zeit für solche Details.

Liebe Radiaktive Damen und Herren,
wie der Überbringer dieser Zeilen, den ich huldvollst anzuhören bitte, Ihnen des näheren auseinandersetzen wird, bin ich angesichts der “falschen” Statistik der N- und Li 6-Kerne, sowie des kontinuierlichen beta-Spektrums auf einen verzweifelten Ausweg verfallen, um den “Wechselsatz” der Statistik und den Energiesatz zu retten. Nämlich die Möglichkeit, es könnten elektrisch neutrale Teilchen, die ich Neutronen nennen will, in den Kernen existieren , welche den Spin 1/2 haben und das Ausschließungsprinzip befolgen und sich von Lichtquanten außerdem noch dadurch unterscheiden, daß sie nicht mit Lichtgeschwindigkeit laufen. Die Masse der Neutronen müßte von derselben Größenordnung wie die Elektronenmasse sein und jedenfalls nicht größer als 0,01 Protonenmasse.
(Leider ist Herr Pauli bei diesen Massenangaben bekanntlich etwas daneben gelegen, alle anderen Annahmen treffen jedoch zu.)

Ich gebe zu, daß mein Ausweg vielleicht von vornherein wenig wahrscheinlich erscheinen mag, weil man die Neutronen, wenn sie existieren, wohl längst gesehen hätte. Aber nur wer wagt, gewinnt, und der Ernst der Situation beim kontinuierlichen beta-Spektrum wird durch den Ausspruch meines verehrten Vorgängers im Amte, Herrn Debye, beleuchtet, der mir kürzlich in Brüssel gesagt hat: “O, daran soll man am besten gar nicht denken, so wie an die neuen Steuern.” Darum soll man jeden Weg zur Rettung ernstlich diskutieren. – Also, liebe Radioaktive, prüfet und richtet. – Leider kann ich nicht persönlich in Tübingen erscheinen, da ich infolge eines in der Nacht vom 6. zum 7. Dez. in Zürich stattfindenden Balles hier unabkömmlich bin. – Mit vielen Grüßen an Euch, sowie auch an Herrn Back,
Euer untertänigster Diener
W. Pauli

Es ist der Charme vergangener Zeiten, der in diesen beiden kurzen Abschnitten sichtbar wird. Eigentlich sollte man sich heutzutage einfach die Zeit nehmen und seine E-Mails auch in diesem Stil verfassen und die Schriftstücke mit ein paar Anekdoten aufpeppen.


Feb 28 2009

1,8 Megatonnen

Auf youtube gibt es viele Videos und Ausschnitte aus Dokumentationen über historische Atombombenexplosionen. Ein sehr interessantes Video, weil sehr viele Augenzeugenberichte darin vorkommen, ist das Video über die erste Wasserstoffbombe Großbritanniens. Die Soldaten waren 20 Meilen vom Abwurfort entfernt und berichten unter anderem auch über die Schockwelle.

Die größte menschengemachte Explosion ist bis heute die Detonation der Zar-Bombe, eine russische H-Bombe mit etwa 50 bis 60 Megatonnen.

Sehr interessant ist auch, was Feynman zum Test der ersten in Los Alamos gebauten Atombombe geschrieben hat. Auszug aus “Surely you’re Joking Mr. Feynman!”, Seite 136, Los Alamos from Below:

After the thing went off, there was tremendous excitement at Los Alamos. Everybody had parties, we all ran around. I sat on the end of a jeep and beat drums and so on. But one man, I remember, Bob Wilson, was just sitting there moping.
I said, “What are you moping about?”
He said, “It’s a terrible thing that we made.”
I said, “But you started it. You got us into it.”
You see, what happened to me — what happened to the rest of us — is we started for a good reason, then you’re working very hard to accomplish something and it’s a pleasure, it’s excitement. And you stop thinking, you know; you just stop. Bob Wilson was the only man who was still thinking about it, at that moment.
I returned to civilization shortly after that and ewnt to Cornell to teach, and my first impression was a very strange one. I can’t understand it any more, but I felt very strongly then. I sat in a restaurant in New York, for example, and I looked out at the buildings and I began to think, you know, about how much the radius of the Hiroschima bomb damage was and so forth … How far from here was 34th Street? … All those buildings, all smashed — and so on. And I would go along and I yould see people building a bridge, or they’d be making a new road, and I thought, they’re craz, they just don’t understand, the don’t understand. Why are they making new things? It’s so useless.
But, fortunately, it’s been useless for almost forty years now, hasn’t it? So I’ve been wrong about it being useless making bridges and I’m glad those other people had the sense to go ahead.


Feb 21 2009

Lichtmühle

Angeregt durch die Mail eines Freundes bin ich wieder einmal mit der Physik der Lichmühle und deren diversen Erklärungsversuche konfrontiert worden.

Kaum etwas ist von den Erklärungen sagenumwobener und für viele Leute zum Physik-Philosophieren anregender als die Lichtmühle (nur das Perpetuum Mobile und Schwarze Löcher können das trumpfen). Sollte es tatsächlich noch jemanden geben, der eine Lichtmühle noch nie in Aktion gesehen hat, hier gibt es auch ein Video dazu.

Im Prinzip besteht die Lichtmühle aus meistens vier dünnen Metallfolien, die wie bei einer Windmühle an einer gemeinsamen Achse montiert sind. Das ganze ist dann noch drehbar gelagert und aufgrund des geringen Gewichts der Folien und um Störungen durch leichte Luftzüge zu vermeiden, befindet sich die Mühle in einem leicht evakuierten Glaskolben. Jede Folie ist auf einer Seite reflektierend und auf der anderen Seite mit Ruß oder Farbe geschwärzt. Lässt man nun Sonnenlicht, Licht einer Glühbirne oder Kerze oder sogar einfach nur die Infrarotstrahlung einer Hand auf die Mühle fallen, so beginnen sich die Blättchen in eine bestimmte Richtung zu drehen. Der Drehsinn ist so, als ob die schwarze Seite der Blättchen die Mühle antreibt.

Und genau das ist die Erklärung dafür. Man braucht keine quantenmechanischen Überlegungen um dieses Phänomen zu erklären, einfache Thermodynamik reicht dafür auch schon. Die schwarze Seite erwärmt sich stärker als die reflektierende Seite, jeder, der im Sommer mit einem schwarzen T-Shirt unterwegs ist, kennt das. Dadurch heizen sich die wenigen Moleküle, die im Glaskolben noch vorhanden sind, auf dieser Seite stärker auf, haben eine höhere kinetische Energie als auf der reflektierenden Seite, stoßen gegen das Blättchen und übertragen einen höheren Impuls wegen der höheren Geschwindigkeit. Das Ungleichgewicht der Temperatur bewirkt also das Drehen der Mühle.

Am schlimmsten ist wohl die Erklärung des Effekts durch den Strahlungsdruck. Jedes Photon das von der schwarzen Fläche absorbiert wird überträgt seinen gesamten Impuls darauf. Wird das Photon aber reflektiert, so wird auf das Blättchen der doppelte Impuls übertragen und die Mühle würde sich in die andere Richtung drehen. Diese Theorie versagt also bereits beim Versuch, den Effekt zu erklären.

Ein Experiment, das die thermodynamische Erklärung bestätigt, ist, dass wenn man den Glaskolben noch stärker evakuiert, also ein Ultrahochvakuum erzeugt, dann bewegt sich die Mühle gar nicht mehr, weil zu wenige Moleküle in der Umgebung vorhanden sind, um die Mühle anzutreiben. Der Strahlungsdruck hängt natürlich nicht von der Güte des Vakuums ab, also 2:0 für die Thermodynamik.

Soviel zum Thema Lichtmühle, mit diesem Eintrag erkläre ich das Thema für abgeschlossen und möchte auch keine wirren Kommentare dazu lesen.

Doch um den Eintrag mit einem Zitat von den Simpsons zu beenden: “Lisa, in diesem Haus gehorchen wir den Gesetzen der Thermodynamik!”


Feb 4 2009

Konferenz

Im Zuge einer Konferenz können manchmal schon ein paar interessante Statements oder Versprecher fallen. Doch wie sieht das bei einer Konferenz mit 200 klugen Köpfen aus? Es waren ausschließlich Physiker anzutreffen, theoretische und experimentelle und manche, die sich entweder dazwischen ansiedeln oder nur für das Buffet da sind.
Die ersten drei Fragmente stammen von einem der berühmtesten Professoren:

  • “We want to go to space!”
  • “… big telescopes and this kind of stuff.”
  • “We will not use quantum computers to factorize big numbers, we will use them in our mobile phones.”

Alle weiteren Zitate sind in beliebiger Reihenfolge. Mal sehen, wer die richtigen Sätze den Theoretikern zuordnen kann.

  • “You can go to the lab and test it.”
  • “We used our laser to look at them.”
  • “We took the theorists to look closer.”
  • “… change the thickness of the wavefunction.”
  • “This is new in this field somehow.”
  • “You have this Hamiltonian here and you can write it in this language.”
  • “Good afternoon everybody. I hope … … erm … ja.”
  • “I told the phd-students, ‘Well, do the same please!’”

Ein guter Versprecher ist auch dabei:

  • “This photon (photo) is two years old.”