Was sind physikalische Experimente?
Physikalische Experimente dienen dazu, physikalische Phänomene in kontrollierten Situationen zu beobachten, um Informationen über die Funktionsweise des Universums zu erhalten. Einige physikalische Experimente wurden vielfach durchgeführt und dienen Bildungszwecken, während andere zum ersten Mal durchgeführt werden, um mehr Informationen über die Natur des Universums zu erhalten. Ein Großteil der modernen Physik befasst sich nur mit nicht überprüfbaren mathematischen Gleichungen, aber das Gebiet der experimentellen Physik ist ein wesentlicher Bestandteil des weiten Gebiets der Physik.
Physikstudenten von der frühen High School über alle Stufen ihrer Ausbildung hinweg führen regelmäßig Physikexperimente durch. In der High School dienen die Experimente normalerweise dazu, den Schülern einfache physikalische Prinzipien zu demonstrieren und zu beweisen. Sie befassen sich in der Regel mit allgemeinen Themen wie Schwerkraft oder Rotationsbewegung. Andere häufig angesprochene Themen sind Elektrizität und Flüssigkeitsbewegung.
Am College sind die meisten Physikkurse im Klassenzimmer mit Physiklabors verbunden. In solchen Praktika führen die Studierenden eine Vielzahl von physikalischen Experimenten durch, die den im Unterricht gelernten Themen entsprechen. Im Allgemeinen sind diese Themen weiter fortgeschritten als diejenigen, die in High-School-Kursen unterrichtet werden. Die Experimente sind entsprechend strenger und weiter fortgeschritten. Sie decken Themen ab, die denen der Highschool ähneln, haben aber viel mehr Tiefe.
Physiker haben lange Zeit theoretisiert und daran gearbeitet, ein mathematisches Modell des Universums zu erstellen. Die vorgeschlagenen mathematischen Erklärungen für physikalische Phänomene liegen in der Regel Jahrzehnte vor den Fähigkeiten der Wissenschaftler, diese experimentell zu verifizieren. Zum Beispiel entwickelte Einstein 1906 bzw. 1916 seine Theorien der Speziellen Relativitätstheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Während Teile dieser Theorien experimentell verifiziert wurden, gibt es immer noch Aspekte von ihnen, die nur in Form von mathematischen Gleichungen existieren.
Es wird immer teurer, effektive physikalische Experimente durchzuführen, da die Studienfächer entweder unglaublich klein oder unglaublich groß sind. Zum Beispiel wurde der Large Hadron Collider konstruiert, um die Existenz des Higgs-Boson-Partikels zu beweisen, indem andere unglaublich kleine Partikel kollidiert und die Ergebnisse der Kollision untersucht werden. Die Kosten für den Collider liegen, noch bevor man die enorme Menge an Energie in Betracht zieht, bei Milliarden US-Dollar.
Der Large Hadron Collider ist trotz seiner Kosten ein hervorragendes Beispiel dafür, was genau ein physikalisches Experiment ist. Ziel ist es, Partikel zu kollidieren und zu beobachten, was sich aus der Kollision ergibt. Dies geschieht unter sehr kontrollierten Bedingungen - die gesamte Apparatur wird auf einer bestimmten Temperatur gehalten und die Partikel werden auf eine bestimmte Geschwindigkeit beschleunigt. Wie bei anderen wissenschaftlichen Experimenten können Wissenschaftler mit dem Large Hadron Collider ein natürliches Phänomen unter kontrollierten Bedingungen beobachten. Sie können ihre eigenen Schlussfolgerungen aus dem ziehen, was sie beobachten.