Quantenphysik in der Nanowelt
Lüth, H.
Hans Lüth ist sicherlich jedem Festkörperphysiker als Autor bekannt. Das in Zusammenarbeit mit Harald Ibach 1980 erschienene Lehrbuch zur „Festkörperphysik“ hat den Status eines Standardwerks erlangt. Das hier vorgestellte Buch legt zwar ebenfalls einen Schwerpunkt auf die Festkörperphysik. Es ist aber vor allem als eine Einführung in die Quantenmechanik zu verstehen, die mit vielen Anwendungsbeispielen die Formalismen erklären und gleich den Bezug zu Fragestellungen aus der aktuellen Forschung, insbesondere in den Nanowissenschaften, herstellen möchte. Gerade diese Verbindung bietet sich an, da viele Konzepte der Quan-tenmechanik geradezu lehrbuchartig Anwendung in der Nanophysik finden. Das Buch von Lüth steht in seiner Ausrichtung damit zwischen Festkörperphysik-nahen Quantenmechanik-Lehrbüchern wie das von Herbert Kroemer und speziellen Abhandlungen über Quantenphänomene in Nanostrukturen wie z. B. von John Davies oder Thomas Heinzel.
Die ersten Kapitel widmen sich nach einer Einleitung in die Quantenphysik und der Beschreibung der grundlegenden Effekte dem Welle-Teilchen-Dualismus. Hier arbeitet der Autor bereits konkrete Beispiele aus der Festkörperphysik ein. Er führt Quantenfilme, -drähte und -punkte mit ihren Zustandsdichten ein und stellt deren Realisierung mittels Halbleiterheterostrukturen vor. Ganz im Sinne eines Buches zur Quantenmechanik handelt Lüth in den folgenden Kapiteln den mathematischen Formalismus und den quantenmechanischen Drehimpuls und Spin ab. Konkrete Beispiele aus der Festkörperphysik, aber auch aus der Elementarteilchenphysik, geben einen Einblick in aktuelle Forschungsthemen. Nach einem Kapitel über „Superposition, Verschränkung und ähnliche Absonderlichkeiten“, das auch auf neuere Entwicklungen in der Quantenmechanik (Qubits, Bellsche Ungleichungen, Quantencomputer etc.) eingeht, schließt das Buch mit einem Kapitel über „Felder und Quanten“, welches einen Anschluss an fortgeschrittene Lehrbücher der (Festkörper-)Quantentheorie bietet.
Der etwas launige Untertitel des Werks, „Schrödingers Katze bei den Zwergen“, darf daher nicht missverstanden werden. Der Tonfall des Buchs ist zwar locker, es möchte dem Leser jedoch eine fundierte, vollständige, verständliche und durch Anwendungen motivierte Einführung in die moderne Quantentheorie geben. Es sei daher allen Studierenden empfohlen, die möglichst früh wis-sen möchten, warum der rechteckige Quantentopf mit endlicher Barriere nicht nur eine beliebte Übungsaufgabe ist. Und allen Lehrenden, die in der Vorlesung deutlich machen wollen, dass die gute alte Quantenmechanik noch immer aktiv und lebendig ist.
Dr. Martin Geller und Prof. Dr. Axel Lorke, Fakultät 4 – Experimentalphysik, Universität Duisburg-Essen
H. Lüth: Quantenphysik in der Nanowelt. Springer, Heidelberg 2009, XII + 482 S., geb., ISBN 9783540710424
