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AGPhil: Arbeitsgruppe Philosophie der Physik

AGPhil 8: Mathematik, Physik und Wirklichkeit

AGPhil 8.1: Vortrag

Donnerstag, 29. März 2012, 09:30–10:00, H 2033

Probleme bei Messungen an elektronischen Bauelementen mit wenigen Elektronen (digitale Welt1) — •Rudolf Germer — TUB — HTW — ITP, www.itp-berlin.net

Die Miniaturisierung der elektronischen Bauelemente ist so weit vorgedrungen, daß die Effekte kleiner Elektronenzahlen eine Rolle spielen. Gequantelt sind die Wirkung h, die Elementarladung e und das magnetische Flußquant Fio , h = 2 e *Fio . Als Folge beobachten wir die Energiestufung beim Laden eines Kondensators E~n*n oder einer Induktivität Em~m*m; beides entspricht dem Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden. Die Quantisierung zeigt sich bei Spannung und Strom U=-dm*Fio/dt+n*e/jC, I=dn*e/dt+jm*Fio/L. Das Messen eines Widerstandes ist ein Zählen von Elektronen und magnetischen Flußquanten. Das Digitalisierungsrauschen zeigt dann die bekannten Eigenschaften des Schrotrauschens und des Widerstandsrauschens. Beim Laden eines Kondensators muß auch das gequantelte Magnetfeld des Ladestromes berücksichtigt werden. Beim LC-Schwingkreis paßt der Wechsel von elektrischen und magnetischen Energien zwischen Kondensator und Spule nicht zu den Eigenwerten des harmonischen Oszillators. Ein Modell gekoppelter schwingender Systeme, das die Diskrepanzen beseitigt, führt zu der Annahme, daß nicht alle Energieeigenwerte realistisch sind. Experimente, um die erwarteten Effekte zu demonstrieren, werden diskutiert.