Spin en de quantumwereld
De ontdekking van de spin van het elektron door Otto Stern en Walther Gerlach in 1922 betekende een omslagpunt in de natuurkunde. Vanuit dit experiment maken we in deze cursus kennis met de grondslagen van de quantummechanica.
De spin van het elektron vormt het uitgangspunt voor het ontwikkelen van het quantummechanische formalisme. Omdat de spin slechts tweevoudig ontaard is, blijft de benodigde wiskunde beperkt tot twee-bij-twee-matrices. Zo ontstaat stap voor stap inzicht in een theorie die ons beeld van de natuur ingrijpend veranderde. Vervolgens komt de Schrödingervergelijking aan bod, die beschrijft hoe quantumtoestanden zich in de tijd ontwikkelen en de basis vormt voor toepassingen als magnetic resonance imaging (MRI). Ook is er aandacht voor het symmetrisatieprincipe van Wolfgang Pauli. Daarmee kan de opbouw van quantummaterie worden verklaard: van het periodieke systeem tot vaste stoffen en de structuur van het proton.
Van wisselwerkingen tot computers
Een bijzonder aspect van de quantummechanica is quantumverstrengeling. We bespreken experimenten waarin quantemdeeltjes verknoopt raken en over grote afstand verbonden blijven zonder directe wisselwerking. Tot slot komt de heilige graal van de quantumtechnologie aan bod: quantumcomputing. Hoe kunnen quantumcomputers versleutelde communicatie doorbreken, en welke gevolgen heeft dat?
