Die Theorie von allem: Die Suche nach der Erklärung der gesamten Realität
SERIE • 1 Staffel •
• Vereinigte Staaten von Amerika • 2017
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Der Kurs von Dr. Don Lincoln am Fermi National Accelerator Laboratory beschäftigt sich mit der Suche nach einer "Theorie von allem" in der Physik. Der Kurs behandelt die Entwicklungen in der Teilchenphysik und der Kosmologie und zeichnet die historische Suche nach einer einheitlichen Theorie nach. Er erfordert nur Mathematik auf Highschool-Niveau.
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Originaltitel
Theory of Everything: The Quest to Explain All Reality
Produktionsland
Vereinigte Staaten von Amerika
Originalsprache
Englisch
Untertitel
Nein
Episoden-Guide
1. Die Theorie von allem: Die Suche nach der Erklärung der gesamten Realität (24 Episoden)
Der Kurs von Dr. Don Lincoln am Fermi National Accelerator Laboratory beschäftigt sich mit der Suche nach einer "Theorie von allem" in der Physik. Der Kurs behandelt die Entwicklungen in der Teilchenphysik und der Kosmologie und zeichnet die historische Suche nach einer einheitlichen Theorie nach. Er erfordert nur Mathematik auf Highschool-Niveau.
01
Zwei prototypische Theorien über alles
Begeben Sie sich mit Dr. Lincoln auf die Suche nach einer Theorie von allem – einer einfachen und umfassenden Erklärung für alle physikalischen Phänomene im Universum. Stellen Sie sich der Unvereinbarkeit unserer beiden besten Prototypen: dem Standardmodell der Teilchenphysik und der allgemeinen Relativitätstheorie.
02
Die Vereinigung von Elektrizität und Magnetismus
Erfahren Sie, wie zwei scheinbar getrennte Phänomene, Elektrizität und Magnetismus, von James Clerk Maxwell in den 1860er Jahren als Aspekte einer einzigen zugrundeliegenden Kraft dargestellt wurden und wie die Vereinheitlichung in der Physik funktioniert. Dann sehen Sie, wie Maxwells Gleichungen des Elektromagnetismus eine bemerkenswerte Vorhersage machen.
03
Teilchen und Wellen: Die Quantenwelt
Verfolgen Sie eine der merkwürdigsten Entwicklungen in der modernen Wissenschaft: die Entdeckung der paradoxen Welt des Lichts, aus der die Theorie der Quantenmechanik hervorging. Entdecken Sie, wie sich Licht und Materie sowohl als Teilchen als auch als Wellen verhalten, und sehen Sie sich die Beweise für diese seltsame Eigenschaft der Quantenwelt an.
04
Einstein vereinheitlicht Raum, Zeit und Licht
Verfolgen Sie die Überlegungen, die Einstein zu seiner 1905 vorgestellten speziellen Relativitätstheorie geführt haben. Gehen Sie auf die gängigen Missverständnisse über diese verblüffende neue Sichtweise von Zeit und Raum ein, die zu Ideen wie der Masse-Energie-Äquivalenz, der Unmöglichkeit, schneller als das Licht zu reisen, und dem Raum-Zeit-Kontinuum führte.
05
Relativistische Quantenfelder und Feynman
Machen Sie einen tieferen Schritt in die Quantenwelt und beobachten Sie, wie die Theorie der Quantenelektrodynamik (QED) die Quantenmechanik mit der speziellen Relativitätstheorie verbindet. Entdecken Sie, dass die praktischen Skizzen des subatomaren Verhaltens, die Feynman-Diagramme (benannt nach dem Physiker Richard Feynman), in Wirklichkeit verkleidete Gleichungen sind.
06
Neutrinos, die die Parität verletzen und die schwache Kraft
Studieren Sie die schwache Kernkraft, die für den Betazerfall verantwortlich ist: die Emission eines Elektrons aus einem Kern während des radioaktiven Zerfalls. Entdecken Sie, dass noch viel mehr vor sich geht, einschließlich seltsamer Umwandlungen, die eine Theorie von allem in Frage stellen.
07
Geschmacksänderungen durch schwache Kräfte
Analysieren Sie weitere Besonderheiten der schwachen Kraft und konzentrieren Sie sich dabei auf die drei massiven Teilchen, die ihre Wechselwirkungen vermitteln. Entdecken Sie, dass die schwache Kraft einzigartig in ihrer Fähigkeit ist, eine Eigenschaft zu verändern, die als Flavor bezeichnet wird, und lernen Sie, dass die schwache Kraft bei hohen Energien außergewöhnlich stark ist.
08
Elektroschwache Vereinheitlichung über das Higgs-Feld
Ein wichtiger Schritt auf der Suche nach einer Theorie für alles war die Erkenntnis, dass die elektromagnetische und die schwache Kraft Aspekte derselben Kraft sind. Verfolgen Sie die Geschichte der elektroschwachen Vereinheitlichung, die 2012 in der Entdeckung des Higgs-Bosons gipfelte.
09
Quarks, Farbe und die starke Kraft
Erforschen Sie die Kraft, die den Atomkern zusammenhält, die so genannte starke Kraft. Verfolgen Sie die Entdeckung dieses geheimnisvollen Mechanismus - der nur auf extrem kurze Distanz funktioniert - und sehen Sie, wie er zu Konzepten wie Quarks, Gluonen und der Farbkraft führte, die für die starke Wechselwirkung verantwortlich ist.
10
Triumphe und Herausforderungen des Standardmodells
Zusammenführung aller bisher untersuchten Konzepte, um festzustellen, wie nah die Physiker an einer Theorie von allem sind. Konzentrieren Sie sich auf die Unzulänglichkeiten des Standardmodells. Dann konzentrieren Sie sich auf zwei brennende Fragen: Warum ist die Masse des Higgs-Bosons so gering, und warum überwiegt Materie gegenüber Antimaterie?