Welfare Economics

Die Fermi Golden Rule ist ein zentraler Bestandteil der Quantenmechanik und beschreibt die Übergangswahrscheinlichkeit eines quantenmechanischen Systems von einem Zustand in einen anderen. Sie wird häufig verwendet, um die Häufigkeit von Übergängen zwischen verschiedenen Energieniveaus in einem System zu bestimmen, insbesondere in der Störungstheorie. Mathematisch ausgedrückt lautet die Regel:

Hierbei steht $W_{fi}$ für die Übergangswahrscheinlichkeit von einem Anfangszustand $|i\rangle$ zu einem Endzustand $|f\rangle$, $H'$ ist das Störungs-Hamiltonian und $\rho(E_f)$ die Zustandsdichte am Endzustand. Die Fermi Golden Rule ist besonders nützlich in der Festkörperphysik, der Kernphysik und der Quantenoptik, da sie hilft, Prozesse wie die Absorption von Photonen oder die Streuung von Teilchen zu analysieren. Sie zeigt auf, dass die Übergangswahrscheinlichkeit proportional zur Dichte der Zustände und der Matrixelemente zwischen den Zuständen ist, was tiefere Einsichten in die Wechselwirkungen von Teilchen ermöglicht.

Prim’s Algorithmus ist ein effizienter Algorithmus zur Berechnung eines minimalen Spannbaums (MST) in einem gewichteten, zusammenhängenden Graphen. Der Algorithmus beginnt mit einem beliebigen Knoten und fügt schrittweise die Kante mit dem geringsten Gewicht hinzu, die einen Knoten im bereits gewählten Teilbaum mit einem Knoten außerhalb verbindet. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis alle Knoten im Baum enthalten sind.

Der Algorithmus kann in folgenden Schritten zusammengefasst werden:

1. Startknoten wählen: Wähle einen beliebigen Startknoten.
2. Kante hinzufügen: Füge die Kante mit dem kleinsten Gewicht hinzu, die den Teilbaum mit einem neuen Knoten verbindet.
3. Wiederholen: Wiederhole den Vorgang, bis alle Knoten im Spannbaum sind.

Die Laufzeit von Prim’s Algorithmus beträgt $O(E \log V)$, wobei $E$ die Anzahl der Kanten und $V$ die Anzahl der Knoten im Graphen ist, insbesondere wenn ein Min-Heap oder eine Fibonacci-Haufen-Datenstruktur verwendet wird.

Supraleitfähigkeit ist ein physikalisches Phänomen, das bei bestimmten Materialien auftritt, wenn sie unter eine kritische Temperatur abgekühlt werden. In diesem Zustand verlieren die Materialien ihren elektrischen Widerstand und ermöglichen den ungehinderten Fluss von elektrischen Strömen. Dies geschieht, weil Elektronen in einem supraleitenden Material Paare bilden, bekannt als Cooper-Paare, die sich ohne Energieverlust bewegen können.

Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal der Supraleitfähigkeit ist der Meissner-Effekt, bei dem ein supraleitendes Material Magnetfelder aus seinem Inneren verdrängt, was zu einem Phänomen führt, das als magnetische Levitation bekannt ist. Supraleitfähigkeit hat viele potenzielle Anwendungen, darunter:

• Magnetische Schwebebahn (Maglev)
• Hochleistungs-Elektromagneten in der Medizin (z.B. MRT)
• Verluste in elektrischen Leitungen minimieren

Die theoretische Beschreibung der Supraleitfähigkeit erfolgt häufig durch die BCS-Theorie (Bardeen-Cooper-Schrieffer), die das Verhalten von Cooper-Paaren und deren Wechselwirkungen erklärt.

Power Electronics ist ein Fachgebiet der Elektrotechnik, das sich mit der Steuerung und Umwandlung elektrischer Energie befasst. Es umfasst die Entwicklung von Schaltungen und Systemen, die elektrische Energie effizient umwandeln, steuern und verteilen. Zu den typischen Anwendungen gehören beispielsweise Wechselrichter, Gleichrichter und DC-DC-Wandler, die in erneuerbaren Energiesystemen, elektrischen Antrieben und der Stromversorgung verwendet werden. Die Hauptziele der Leistungselektronik sind die Verbesserung der Energieeffizienz, die Reduzierung von Verlusten und die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Systeme. Ein zentrales Element sind Halbleiterbauelemente wie Transistoren und Thyristoren, die eine präzise Steuerung des Energieflusses ermöglichen.

Thermionic Emission Devices sind elektronische Bauelemente, die auf dem Prinzip der thermionischen Emission basieren. Bei diesem Prozess werden Elektronen aus einem Material, typischerweise einem Metall oder Halbleiter, emittiert, wenn es auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird. Die thermionische Emission tritt auf, wenn die thermische Energie der Elektronen die sogenannte Arbeitsfunktion des Materials übersteigt, was bedeutet, dass sie genügend Energie haben, um die Oberflächenbarriere zu überwinden. Diese Geräte finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie zum Beispiel in Vakuumröhren, Elektronenstrahlkanonen und bestimmten Arten von Photovoltaikmodulen.

Die mathematische Beziehung, die die thermionische Emission beschreibt, kann durch die Richardson-Dushman-Gleichung dargestellt werden:

Hierbei ist $J$ die Emissionsdichte, $A$ eine Konstante, $T$ die Temperatur in Kelvin, $\phi$ die Arbeitsfunktion des Materials und $k$ die Boltzmann-Konstante. Diese Gleichung zeigt, dass die Emissionsrate mit der Temperatur exponentiell ansteigt, was die Effizienz thermionischer Geräte bei höheren Temperaturen erklärt.

Die Rational Expectations Hypothesis (REH) ist ein ökonomisches Konzept, das besagt, dass Individuen in der Wirtschaft rationale Erwartungen über zukünftige wirtschaftliche Variablen bilden. Dies bedeutet, dass die Menschen alle verfügbaren Informationen nutzen, um ihre Erwartungen zu bilden, und dass ihre Prognosen im Durchschnitt korrekt sind. Die REH impliziert, dass es schwierig ist, durch wirtschaftliche Politik oder Interventionen systematisch die Wirtschaftsaktivität zu beeinflussen, da die Akteure die Auswirkungen solcher Maßnahmen bereits antizipieren.

Ein zentrales Merkmal dieser Hypothese ist, dass die Erwartungen der Menschen nicht systematisch von den tatsächlichen Ergebnissen abweichen, was bedeutet, dass:

• Individuen nutzen alle verfügbaren Informationen.
• Erwartungen sind im Durchschnitt genau.
• Politische Maßnahmen haben oft unerwartete oder begrenzte Effekte.

Mathematisch kann die Hypothese dargestellt werden durch die Gleichung:

wobei $E_t[Y_{t+1}]$ die erwartete zukünftige Variable und $Y_{t+1}^*$ die tatsächliche zukünftige Variable darstellt.