Entartete Elektronengase in Metallen --

und in Weißen Zwergsternen

Einleitung

Drei große Revolutionen standen am Anfang des 20. Jahrhunderts:

• 1905 -- die Veröffentlichung der speziellen Relativitätstheorie,

• 1915 -- die Vollendung der allgemeinen Relativitätstheorie,

• 1925 -- der Höhepunkt im Abschluß der Quantenmechanik.

An allen drei Umwälzungen wirkte Albert Einstein mit, beide Relativitätstheorien waren sein Werk.

Wolltest du nicht schon immer wissen, was Quantenmechanik ist? Einen Teil von ihr, die Quantenmechanik des Elektronengases, wollen wir dir in unserem Entry vermitteln.

Das klingt vielleicht schwierig, denn die Quantenmechanik ist, wie alle Theorien des 20. Jahrhunderts, in ihrem Aufbau komplex: Die Zustände eines Elektrons werden ganz anders beschrieben als in der klassischen Physik. Und sie unterscheidet, anders als die klassische Mechanik, zwischen den beobachtbaren Größen und ihren Messergebnissen.

So abschreckend das klingen mag, du brauchst dir keine Sorgen zu machen; es gibt relativ einfache Wege, schon mit Schulmathematik quantenmechanische Phänomene zu untersuchen. Doch zu Beginn wollen wir es noch einfacher machen, ganz ohne höhere Mathematik rechnen: In Teil 1 behandeln wir Elektronengase nach einer halbklassischen Theorie. Erst Teil 2 bringt die exakten quantenmechanischen Rechnungen.

Die aus Teil 1 und 2 gewonnenen Erkenntnisse wollen wir in Teil 3 anwenden. Dort berechnen wir die Größe und die Dichte von Weißen Zwergen (Endstadien von Sternentwicklungen) sowie den Druck vollständig entarteter Elektronengase.

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