Fakultät für Physik

Warum sollte ich Physik studieren?

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Physik ist die Mutter aller Naturwissenschaften und Grundlage aller Ingenieurswissenschaften. Damit ist sie für einen Großteil unseres heutigen Lebensstandards verantwortlich. Konsequente Wissenschaft hilft, Fortschritt, Wohlstand, Lebensstandard und Umwelt zu sichern.

Vom Kühlschrank zum Auto, Radio und Fernsehen bis zum Internet, Marssonden, Laser, Röntgen bis PET... alles beruht auf Physik!

Die meist sehr einfachen Gesetze der Natur zu verstehen ist spannend und begeisternd! Das Studium der Physik führt zu tiefen Erkenntnissen, von den kleinsten zu den größten Dimensionen. Neues zu entdecken ist phantastisch!

Die modernen Denkweisen und Forschungsergebnisse der Physik haben die Gesellschaft in unvergleichlichem Maße geprägt. Relativitätstheorie und Quantenmechanik haben das traditionelle Denken, das sich aus der täglichen Erfahrung des Menschen entwickelt hat, revolutioniert. Die tägliche Erfahrung ist der Grenzfall kleiner Geschwindigkeiten  (v<<c) und großer Wirkungen (>> Plancksches Wirkungsquantum). Wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist, muß man relativistische Effekte berücksichtigen: Ort und Zeit sind keine absoluten Größen, sondern vom Bezugssystem abhängig. Ist die zweite Bedingung nicht erfüllt, zeigt sich ein Teilchen-Welle-Dualismus: Wellen zeigen auch Teilchencharakter (Licht = elektromagnetische Welle besteht aus einzelen Lichtteilchen (Photonen)), und Teilchen (z.B. Elektronen) zeigen auch Wellencharakter. Beide Theorien haben eine Reihe spannender Konsequenzen, auch philosophischer Art.

In der Elementarteilchenphysik sucht man nach den kleinsten Bestandteilen der Materie und den Kräften, die zwischen diesen Teilchen wirken. Mit Hilfe riesiger Beschleunigeranlagen hat man sehr viel über die kleinsten Strukturen harausgefunden. Heute ist ein Standardmodell etabliert, in dem alle Materie aus sechs Quarks und sechs Leptonen aufgebaut ist, und 4 verschiedene Arten von ,,Eichbosonen'' für die Kräfte verantwortlich zeichnen. Es hat sich gezeigt, daß die Elementarteilchenphysik eine große Rolle für die Entwicklung des Universums in den ersten Momenten nach dem Urknall spielt.

Durch Strukturuntersuchungen hat man herausbekommen, daß Kristalle aus Atomen, Atome aus Atomkernen und Elektronenhülle, Atomkerne aus Protonen und Neutronen, Protonen und Neutronen aus Quarks bestehen. Eine Frage ist, ob das das Ende ist, oder ob es noch weiter geht.

Radiowellen, Fernsehen, Radar, Mikrowellen, Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, Röntgen- und Gamma-Strahlung: alles dies sind Erscheinungsformen ein und desselben Phänomens, der elektromagnetischen Welle. Quantenmechanische Effekte führen dazu, daß man viele gleichartige Photonen mit gleicher Frequenz, Richtung und Polarisation kohärent überlagern kann. Dies hat zur Entwicklung des Lasers geführt, mit schier grenzenlosen Anwendungen in vielen Gebieten der Physik.

Die Festkörperphysik hat mit dem Verständnis der Metalle, Halbleiter und Isolatoren, mit der Entwicklung des Transistors, bis hin zu Mikroprozessoren vielleicht die größte technische Revolution des Jahrhunderts begründet.
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Nanotechnologie. Eine Tendenz in der angewandten Physik ist die immer weiter fortschreitende Miniaturisierung. Während die Richtung in der Mikromechanik und Mikrochipentwicklung durch Weiterentwicklung der Technologie ins immer kleinere vorangeht, beschreitet man neuerdings auch einen anderen Weg, um kleinste Strukturen aufzubauen: durch den Aufbau aus einzelnen Atomen oder Atomlagen. Dieses Uni-Karlsruhe-Emblem wurde aus Gold-Atomen auf Silizium aufgebaut und hat eine Kantenlänge von 330 nm.

Ein sehr nützliches und daher weit verbreitetes Verfahren, etwas über die Eigenschaften von Atomen, Molekülen und Festkörpern zu erfahren, ist die optische Spektroskopie. Das Spektrum der eingesetzten elektromagnetischen Strahlung reicht dabei vom fernen Infrarot über das Sichtbare bis zum Ultravioletten, Röntgen- und Gammabereich, die Dauer der Lichtpulse bis herunter zu wenigen Femtosekunden und die Leistungsdichten bis zu vielen Gigawatt pro Quadratzentimeter.

roentgen-bild-hand Physikalische Grundlagenforschung hat auch einen immensen Einfluß auf die Entwicklung von medizinischen Diagnose- und Therapiemethoden.

Beim Studium der Physik kommt man selbstverständlich mit modernster Technik, schnellen Computern, innovativer Software, dem Internet, und dem World Wide Web (das übrigens am Europäischen Elementarteilchenphysik-Forschungsinstitut CERN entwickelt wurde) in Berührung.

Viele Projekte werden in internationaler Zusammenarbeit durchgeführt.
Teamwork spielt eine wichtige Rolle in der physikalischen Forschung.


Berufsbild:

Zurzeit sind in Deutschland etwa 110.000 Physikerinnen und Physiker erwerbstätig (Quelle: DPG 2019). Jedes Jahr kommen etwa 2500 bis 3000 Absolventinnen und Absolventen dazu. Der Frauenanteil unter den neu in einen Bachelor-Studiengang Physik eingeschriebenen Studierenden ist in den letzten Jahren auf etwa 25% gestiegen, was im internationalen Vergleich allerdings immer noch niedrig ist.

Etwa die Hälfte der Physikerinnen und Physiker schließt an das Studium eine Promotion an, die oft die Voraussetzung für die Übernahme in eine leitende Tätigkeit ist.

Für Physikerinnen und Physiker eröffnen sich auf Grund der breiten, grundlagenorientierten Ausbildung vielfältige Berufsmöglichkeiten. Sie sind in Unternehmen des Maschinen- oder Fahrzeugbaus, in Betrieben der Halbleiterindustrie, in der Elektronikindustrie, in der Energiewirtschaft , in Banken und Versicherungen, bei Datenverarbeitungsdiensten oder in der Softwareentwicklung beschäftigt. Hochschulkliniken kommen ebenso als Arbeitgeber in Frage wie Hersteller von (elektro-)medizinischen Geräten. Mit der entsprechenden wissenschaftlichen Qualifikation sind sie an Forschungsinstituten und Hochschulen tätig. Auch als Sachverständige, in der physikalischen Untersuchung sowie in der Unternehmensberatung oder in Ingenieurbüros arbeiten sie. Die öffentliche Verwaltung eröffnet weitere Tätigkeitsfelder, z.B. Eich- und Prüfämter oder das Bundesamt für Strahlenschutz. Auch der Quer- und Seiteneinstieg in den Schuldienst steht Physikerinnen und Physikern zurzeit offen.


Materialen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft zu Arbeitsmarkt und Studierendenstatistik