Unser heutiges Verständnis von Atomen

Die theoretischen Grundlagen für unser heutiges Verständnis der atomaren Welt haben Wissenschaftler wie Erwin Schrödinger und Werner Heisenberg und viele andere so ab dem Jahre 1925 mit der Entwicklung der Quantenmechanik geschaffen.

Atome sind demnach quantenmechanische Objekte!

Die Quantenmechanik beschreibt die Natur auf eine sehr abstrakte Art und Weise. Ihre Begriffe entstammen der Mathematik und es ist einigermaßen mühsam, Vorhersagen über die experimentell zugängliche Wirklichkeit abzuleiten. Wir haben also das folgende Problem:

Die Quantenmechanik sagt gar nichts darüber aus, wie Atome aussehen!

Wir haben sogar prinzipielle Gründe, anzunehmen, daß in der seltsamen Welt der Quanten der Begriff "Aussehen" eigentlich gar keinen Sinn macht.

Können wir denn gar nichts tun?

Doch! Wir wissen, daß die Lösungen der Schrödingergleichung alle Eigenschaften von Atomen beschreiben. Alles was man zum Beispiel über ein Wasserstoffatom wissen kann, steckt in einer sogenannten Wellenfunktion.

Wir können Wellenfunktionen visualisieren!

Dazu haben wir uns eine Methode ausgedacht, die alle wesentlichen physikalischen Merkmale tatsächlich in einem einzigen Bild zeigt

Demnach könnte ein Wasserstoffatom so aussehen:

Das ist eine Darstellung der Wellenfunktion, die einen möglichen Zustand des Wasserstoffatoms beschreibt. Das Bild zeigt also nicht ein "wirkliches Atom", sondern ein mathematisches Objekt. Zur Verdeutlichung der inneren Struktur wurde ein Viertel herausgeschnitten.

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Einige Links:

Erwin Schrödinger: Ein österreichischer Physiker, der unbestritten zu den größten Physikern aller Zeiten gehört. Einer der Erfinder/Entdecker der Quantenmechanik. Die Schrödingergleichung versorgte bereits Generationen von Wissenschaftlern mit Arbeit und wird auch in den nächsten Jahrhunderten/Jahrtausenden gelehrt und gelernt werden. Hier finden Sie eine Web-Ausstellung der Zentralbibliothek für Physik in Wien. Für seine Arbeit erhielt Schrödinger 1933 den Nobelpreis gemeinsam mit Paul Dirac.

Werner Heisenberg: Noch einer aus der Riege der größten Physiker. Begründer der modernen Quantenmechanik. Die 'Heisenbergsche Unschärferelation' ist die Grundlage einer ganz neuartigen Auffassung der physikalischen Realität. Im Jahr 1932 wurde Werner Heisenberg für seine Leistungen auf dem Gebiet der Quantenmechanik mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.