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Glossar

Angeregter Zustand
Ein atomarer Zustand mit mehr Energie als der Grundzustand. In der Neonlampe können Stöße Elektronen in angeregte Zustände versetzen; wenn sie auf niedrigere Niveaus zurückkehren, können Photonen ausgesendet werden.

Atomspektrum
Die Gesamtheit der diskreten Wellenlängen, die ein Element aussendet oder absorbiert, weil Elektronen nur zwischen erlaubten Quantenenergieniveaus wechseln können. Das Experiment Atomspektrum zeigt die Emissionslinien von Neon.

Auflösung
Der kleinste Abstand, den ein Instrument sinnvoll unterscheiden kann. Das Spektrometer des Experiments Atomspektrum hat eine Wellenlängenauflösung von ungefähr 2–3 nm, sodass benachbarte Spektrallinien ineinander übergehen können und gemessene Peakpositionen nicht exakt mit Referenzwellenlängen übereinstimmen müssen.

Beugungsgitter Ein optisches Element mit sehr vielen, äußerst dicht beieinanderliegenden parallelen Linien oder Rillen. Dadurch verlässt Licht unterschiedlicher Wellenlängen das Gitter unter verschiedenen Winkeln und wird in seine einzelnen Farben zerlegt. Im Spektrometer des Experiments Atomspektrum sorgt diese Trennung dafür, dass verschiedene Wellenlängen auf unterschiedliche Positionen des Kamerasensors fallen.

Byte
Eine Gruppe aus acht Bits. Im Experiment Quantenzufall wird jedes Byte als ganzzahliger Wert von 0 bis 255 angezeigt.

Detektionsempfindlichkeit
Die Schwelleneinstellung des Liniendetektors im Experiment Atomspektrum. Eine höhere Empfindlichkeit lässt schwächere gemessene Signale zu, macht aber auch das rauschbedingte Erscheinen und Verschwinden detektierter Linien wahrscheinlicher.

Detektor
Hardware, die ein Signal erzeugt, wenn ein physikalisches Ereignis oder eine Schwankung beobachtet wird.

Emissionslinie
Licht, das um eine bestimmte Wellenlänge konzentriert ist, weil ein Atom bei einem Übergang zwischen erlaubten Energieniveaus ein Photon ausgesendet hat.

Energieniveau
Ein erlaubter Quantenzustand eines Atoms oder Elektrons mit einer bestimmten Energie. Elektronen in Atomen können keine beliebigen Energien zwischen diesen Niveaus einnehmen.

Ereignis
Eine aufgezeichnete Detektion oder Signalprobe, abhängig vom Experiment.

Erwartete Verteilung
Die theoretischen Anteile, die erwartet werden, wenn ein Experiment viele Male wiederholt wird. Für Natürliche Strahlung ist die erwartete Verteilung der Zählungen pro Minute eine aus dem beobachteten Mittelwert berechnete Poisson-Verteilung. Bei gleichverteilten Zufallsbytes hat jeder der 256 möglichen Werte eine erwartete Häufigkeit von 1 / 256 beziehungsweise 0.390625%.

Experiment
Eine Seite, die einen physikalischen Messpfad erläutert und sichtbar macht.

Geiger-Müller-Zählrohr
Ein gasgefüllter Strahlungsdetektor. Ionisierende Strahlung löst im Gas eine elektrische Lawine aus und erzeugt dadurch einen Impuls, der gezählt werden kann.

Gerätestatus
Der Verbindungszustand der physischen Experimenthardware. Er gibt an, ob der jeweilige Detektor, QRNG oder das Spektrometer erkannt und verbunden ist; dies ist unabhängig davon, ob ein Experiment gerade ausgeführt wird.

Halbwertszeit
Der Zeitraum, in dem ein instabiler Kern mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % zerfällt. Sie beschreibt eine Wahrscheinlichkeit, nicht die genaue Lebensdauer eines einzelnen Kerns. Der simulierte Rubidium-82-Kern hat eine Halbwertszeit von ungefähr 75 Sekunden.

Hintergrundstrahlung
Schwache ionisierende Strahlung, die aus natürlichen und vom Menschen verursachten Quellen ständig in der Umwelt vorhanden ist.

Ionisation
Das Entfernen oder Hinzufügen eines Elektrons, wodurch ein Atom oder Molekül elektrisch geladen wird. Im Detektor für Natürliche Strahlung kann Strahlung ein Elektron aus einem Gasatom herausschlagen und den gemessenen Impuls auslösen.

Kalibrierung
Die Zuordnung zwischen Detektorposition und physikalischer Wellenlänge. Im Experiment Atomspektrum wandelt eine feste Zweipunktkalibrierung mit Neon die horizontale Kameraposition in eine Wellenlänge um.

Konditionierung
Verarbeitung, die auf rohe physikalische Messungen angewendet wird, um Verzerrungen zu verringern und einen gleichmäßigeren Strom zufälliger Bits zu erzeugen. Konditionierung erzeugt keinen Zufall; sie formt Daten um, die aus der zugrunde liegenden physikalischen Quelle stammen.

Live-Daten
Messungen, die vom angeschlossenen physischen Detektor oder Instrument empfangen werden. Auf der Seite Atomspektrum stammen die Live-Daten von Licht, das die kontinuierlich betriebene Neonlampe gerade aussendet und die Spektrometerkamera aufzeichnet.

Mittelwert
Das arithmetische Mittel. Im Experiment Quantenzufall ist dies der Mittelwert aller verarbeiteten Bytewerte. Eine vollkommen gleichmäßige Verteilung von 0 bis 255 hat einen Mittelwert von 127.5.

Natürliche Strahlung
In der Umwelt vorhandene ionisierende Strahlung, einschließlich Strahlung aus dem Boden, aus Baumaterialien, Luft und Lebensmitteln sowie kosmischer Strahlung und anderer Hintergrundquellen.

Ne I
Spektroskopische Bezeichnung für neutrale Neonatome. Die NIST-Referenzlinien auf der Seite Atomspektrum sind starke Ne-I-Emissionslinien.

Neon
Ein Edelgas mit der Ordnungszahl 10. Ein neutrales Neonatom besitzt 10 Protonen und 10 Elektronen. Angeregte Neonatome senden einen charakteristischen Satz von Spektrallinien aus.

Nicht verfügbare Daten
Ein Zeitraum oder Hardwarewert, für den kein nutzbarer numerischer Messwert vorhanden ist. Dies unterscheidet sich von einem aufgezeichneten Wert von null.

NIST Das National Institute of Standards and Technology, eine wissenschaftliche Behörde der USA, die maßgebliche Referenzdaten veröffentlicht.

NIST-Referenzlinie
Eine Neonwellenlänge aus der Referenztabelle des National Institute of Standards and Technology, die auf der Seite Atomspektrum zum Vergleich verwendet wird. Diese Linien sind Referenzwellenlängen und keine gemessenen Intensitäten der auf dieser Website verwendeten Lampe.

Photon
Ein Quant elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Licht.

Photonenschrotrauschen
Unvorhersagbare Schwankungen in der Zahl der während eines Abtastintervalls ausgesendeten oder detektierten Photonen. Es ist die Quantenquelle, die von dem auf dieser Website beschriebenen QRNG verwendet wird.

Physikalischer Zufall
Unvorhersagbarkeit, die aus einem gemessenen physikalischen Prozess gewonnen und nicht ausschließlich durch einen deterministischen Softwarealgorithmus erzeugt wird.

Poisson-Verteilung
Eine statistische Verteilung für die Zahl unabhängiger Ereignisse, die in gleichen Intervallen auftreten, wenn die mittlere Rate annähernd konstant ist. Die Seite Natürliche Strahlung vergleicht die beobachteten Zählungen vollständiger Minuten mit dieser Verteilung.

Pseudozufällig
Durch einen deterministischen Algorithmus so erzeugt, dass es zufällig erscheint. Eine pseudozufällige Folge ist reproduzierbar, wenn ihr Algorithmus und ihr Anfangszustand bekannt sind.

Quantenereignis
Eine einzelne physikalische Wechselwirkung, die von der Quantenmechanik bestimmt wird, etwa eine durch Strahlung verursachte Ionisation, ein Messergebnis in einem Quantenzufallszahlengenerator oder die Emission eines Photons bei einem atomaren Übergang.

Quantenzufall
Zufall, der aus Ergebnissen von Quantenmessungen entsteht, etwa aus Photonendetektionen in einem Quantenzufallszahlengenerator.

Quantenzufallszahlengenerator (QRNG)
Ein Gerät, das gemessene Quantenfluktuationen oder -ergebnisse in Zufallsdaten umwandelt.

Radioaktiver Zerfall
Ein spontaner Quantenprozess, bei dem ein instabiler Atomkern seinen Zustand ändert und Strahlung aussendet. Die genaue Zerfallszeit eines einzelnen Kerns kann nicht vorhergesagt werden.

Rubidium-82
Ein radioaktives Isotop des Rubidiums mit einer Halbwertszeit von ungefähr 75 Sekunden. Das Experiment Schrödingers Katze simuliert den Zerfall eines Rubidium-82-Kerns; physisch ist kein Rubidium-82 vorhanden.

Schrödingers Katze
Ein Gedankenexperiment, das den ungewissen Zerfall eines radioaktiven Kerns mit dem Schicksal einer Katze in einer verschlossenen Kiste verknüpft und die Schwierigkeit veranschaulicht, Quantenüberlagerung auf makroskopische Objekte anzuwenden.

Spektrallinie
Ein schmales Merkmal bei einer bestimmten Wellenlänge in einem Spektrum. Im Experiment Atomspektrum entstehen die detektierten Spektrallinien durch quantisierte Übergänge in Neonatomen.

Spektrometer Ein Instrument, das Licht nach Wellenlängen trennt. Im Experiment Atomspektrum durchläuft das Licht der Neonlampe einen schmalen Spalt und wird von einem Beugungsgitter im Spektrometer in seine einzelnen Farben zerlegt. Die verschiedenen Wellenlängen fallen anschließend auf unterschiedliche Positionen des Kamerasensors und erzeugen so das im Experiment verwendete Live-Spektrum.

Spektrum
Die Verteilung des Lichts über die Wellenlänge. Ein kontinuierliches Spektrum enthält einen breiten Wellenlängenbereich; ein atomares Emissionsspektrum enthält diskrete Spektrallinien.

Standardabweichung
Ein Maß für die Streuung um einen Mittelwert oder erwarteten Wert. Auf der Seite Quantenzufall fasst sie zusammen, wie weit die 256 beobachteten Byteprozentsätze um den erwarteten Prozentsatz von 0.390625% gestreut sind.

Superposition
Eine Quantenbeschreibung, in der mehrere mögliche Zustände gemeinsam dargestellt werden, bis eine Messung ein eindeutiges Ergebnis hervorbringt. In Schrödingers Gedankenexperiment führt dies zur idealisierten Beschreibung der Katze als zugleich lebendig und tot, solange die Kiste geschlossen ist.

Unvollständig
Eine angezeigte Summe für einen Zeitraum mit unvollständiger Abdeckung durch den Live-Detektor. Der Wert ist die tatsächlich aufgezeichnete Zwischensumme; fehlende Zählungen werden nicht geschätzt.

Verschränkung
Eine Quantenbeziehung, bei der der Zustand eines Gesamtsystems nicht vollständig als unabhängige Zustände seiner Teile beschrieben werden kann. In Schrödingers Gedankenexperiment werden der Kern, der Detektor, der Giftmechanismus und die Katze mit demselben Ergebnis verknüpft.

Vollständiger Zeitraum
Ein Tag, eine Woche oder ein Monat, der die für Langzeitmittelwerte verwendeten Regeln zur Messabdeckung erfüllt. Für Natürliche Strahlung erfordert ein Tag mindestens 99 % seiner erwarteten Ein-Sekunden-Live-Proben; bei einer Woche oder einem Monat muss jeder enthaltene Tag vollständig sein.

Wellenlänge
Der Abstand zwischen den Spitzen zweier aufeinanderfolgender Wellen ∿∿∿∿ Bei sichtbarem Licht bestimmt er die Farbe und wird üblicherweise in Nanometern (nm) gemessen. Bei einer atomaren Emissionslinie wird die Wellenlänge des Photons durch die Energiedifferenz zwischen den beiden am Übergang beteiligten atomaren Niveaus festgelegt.

Zählung
Ein elektrischer Impuls, der vom Strahlungsdetektor aufgezeichnet wird. Eine Zählung weist auf eine detektierte Wechselwirkung hin, nicht auf eine direkte Messung der Strahlungsdosis.

Zählungen pro Minute (CPM)
Die Anzahl der Detektorzählungen, die während einer Minute aufgezeichnet werden. CPM hängt vom Detektor, seiner Empfindlichkeit, seiner Umgebung und dem Strahlungsfeld ab.

Zerfallszeit
Der Zeitpunkt, zu dem ein bestimmter instabiler Kern zerfällt. Für einen einzelnen Kern ist er unvorhersagbar; angegeben werden kann nur die Zerfallswahrscheinlichkeit innerhalb eines Intervalls. Im Experiment Schrödingers Katze wird diese Zeit aus der QRNG-Ausgabe simuliert.