Experimenten in de kwantumnatuurkunde

De natuur op heel kleine schaal (moleculen, atomen, elementaire deeltjes) wordt beschreven in de kwantumnatuurkunde, een grote pijler van de moderne natuurkunde. In de wereld van het kleine gedraagt de natuur zich anders dan wij uit het dagelijks leven kennen en daarom hebben we daar nooit een intuïtie voor ontwikkeld. Zo kunnen deeltjes tegelijk op twee verschillende plaatsen zitten, maar als je kijkt tref je ze toch alleen op één van die plaatsen aan, afhankelijk van het toeval. Bizar lijkt dat, maar daar zit een nieuwe logica achter. In deze cursus beschrijf ik een aantal eenvoudige experimenten, ook gedachtenexperimenten en zelf eenvoudig uit te voeren experimenten met polaroid zonnebrillen. Het doel is een intuïtie te ontwikkelen hoe de natuur zich op kleine schaal gedraagt. We gaan daarmee nieuwe concepten begrijpen, zoals de deeltje-golf-dualiteit, de golffunctie, het begrip ‘superpositie’ en het merkwaardige, puur kwantummechanische verschijnsel van ‘verstrengeling’ van deeltjes. Ook besteden we aandacht aan de grondslagen van de kwantummechanica en de centrale vraag in de huidige theoretische natuurkunde: hoe maak je een theorie van de kwantumzwaartekracht, om daarmee, hopelijk, de relativiteitstheorie en de kwantumnatuurkunde te verenigen tot één ‘theorie van alles’.