Willkommen in Manus Zeitforum
InformationenAnmelden Registrieren

Erweiterte Suche

Vakuumfluktuation

Thema erstellt von Stueps 
avatar
Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
in der letzten ausgabe der "Bild der Wissenschaft" war das hauptthema das so genannte "Nichts". hier tauchte auch unvermeidlich das thema der "vakuumfluktuation" auf. hierzu habe ich einige fragen:
diese spontane entstehung der virtuellen teilchen soll ihre energie aus prozessen innerhalb der energie-zeit-unschärfe beziehen. was ist damit genau gemeint? sind damit prozesse gemeint, die sich "innerhalb" der heisenbergschen unschärferelation (ist diese mit "energie-zeit-unschärfe" gemeint?) nicht fassen lassen? wenn ja, ist dieser bereich auch "inneren" gesetzen unterworfen, die wir nicht verstehen? es ist ja immer von "spontaner" entstehung die rede. alles gehorcht gesetzen, nur die "spontanenstehung" (der bereich innerhalb der unschärferelation) nicht? wie sehen diese prozesse aus, lassen sie sich genau beschreiben? ich tue mich bei diesem thema sowieso immer noch sehr schwer, also verzeiht mir eventuelle fauxpas´. :)
Signatur:
Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 4, Mitglied seit 17 Jahren
Also so wie ich es mir vorstelle, möchte ich am Beispiel von der neuen Marssonde (MRO) erläutern.
Ein Pixel der Kamera von MRO entspricht einer Kantenlände von etwa 30 cm. Der Mars ist mittel Rot und so auch die Pixel. Befindet sich nun ein weißer Stein von 10 cm Durchmesser innerhalb dieses Pixels, so wird der Pixel etwas heller. Man kann also erkennen, dass dort etwas anders ist als an einen anderen Ort. Das gleiche wenn ein schwarzer Stein im Pixel ist. Dann wird dieser etwas dunkler.
Befinden sich aber ein weißer und ein schwarzer Stein im Pixel, so heben sich die Zustände auf und der Pixel ist genauso Rot wie die Umgebung auch.
Das gleiche gilt auch für die Zeit. Sollte sich erst ein weißer und dann ein schwarzer Stein nach einander innerhalb der Belichtung im Pixel befinden, fällt dies ebenfalls nicht auf.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 4, Mitglied seit 17 Jahren
die fragestellung an sich geht sehr weit in die theoretische physik hinein - mit dem thema habe ich mich zwar mal beschäftigt, das ist aber schon eine weile her. also bitte nicht böse sein wenn ich hier blödsinn verzapfe:

fangen wir erst mal mit einer begriffserklährung an:

heissenbergsche unschärfe-relation:
selbige besagt, dass man den ort und den impuls eines teilchens nicht gleichzeitig und präzise messen kann. das hat mit der teilchen-welle-dualität von materie zu tun. nehmen wir mal ein elektron: solange wir nicht messen wo es ist oder wieviel energie in ihm ist hat es lediglich eine gewisse aufenthaltswarscheinlichkeit. erst zum zeitpunkt der messung selbst kann man entweder feststellen wo es ist oder wieviel energie drinnen steckt, beides gleichzeitig geht einfach nicht.

zeit-energie-unschärfe:
das hat zwar entfernt mit der heissenbergschen unschärfe-relation zu tun (sie folgt aus ihr), ist aber eigentlich was anderes. ich versuche es mal so zu erklähren: da lt. heissenbergscher unschärferelation eben immer nur impuls oder ort exakt messen kann ergibt sich eine örtliche unschärfe eines quantuums wenn man dessen energie misst. genau diese unschärfe macht es unmöglich die zeit eines quantuums, das sich von a nach b bewegt, genau zu messen, weil es eben nicht möglich ist zu sagen wann genau das quantuum die "ziellinie" überschritten hat. und umgekehrt: wenn man den genauen anfangs- und endpunkt eines quantuums kennt, so kann man keine eindeutigen aussagen mehr über dessen energie tätigen.

virtuelle teilchen:
virtuelle teilichen sind, wie der name schon verrät, virtuell. dass bedeutet, dass sie nicht direkt beobachtbar sind. die geburtsstätte dieser teilichen ist die theoretische physik - es sind (waren?) mathematische hilfsmittel um quantenmechanische effekte elegant beschreiben zu können. diese virtuellen teilchen dienen dazu die vier wechselwirkungen zu beschreiben (starke/schwache wechselwirkung, elektromagnetismus und gravitation). sie sind direkt nicht beobachtbar, lediglich ihre auswirkungen können nachgewiesen werden.

vakuumfluktuation:
tja, nun gilt es die energie-zeit-unschärfe mit den virtuellen teilchen zu verbinden. na gut: aufgrund der energie-zeit-unschärfe ist es selbst im absoluten vakuum möglich dass ein teilchen-antiteilchen-paar entsteht. also z.b. ein elektron und ein positron, allerdings vernichten sich die beiden teilchen sofort wieder, und die "geborgte" energie aus der E-t-unschärfe nullt sich wieder aus. weil man aber diesen entstehungs-vernichtungs-prozess nun mal nicht beobachten kann sind auch diese teilchen-antiteilchen-paare virtuelle teilchen. allerdings ist es möglich sie indirekt nachzuweisen - z.b. durch die hawking-strahlung.

ich hoffe ich konnte etwas licht in die sache bringen - wenn nicht einfach fragen was nicht verstanden wurde, ich versuche dann wieder mein bestes.
Signatur:
Die Meinug des Autors in diesem Beitrag stellt lediglich seine Meinung und seinen Wissensstand dar und erhebt keinerlei Anspruch auf Richtigkeit.
[Gäste dürfen nur lesen]
avatar
Beiträge: 2.939, Mitglied seit 17 Jahren
Hallo zusammen.

Vielleicht der Reihe nach.

Als noch die "naive" Vorstellung herschte das Vakuum ist "leer" war alles in Ordnung.

Werner Heisenberg "verbot" dann diese Vorstellung,
weil es nicht möglich ist das Vakuum zu beobachten ohne Teilchen in das selbe einzuführen.
Wir können nie sagen was es enthält, weil es nicht beobachtbar ist.

Also stellte man sich das Vakuum als ein Meer kontinuirlich entstehender und sich wieder vernichtender Teile vor.
So weit, so gut.
Die "Erschaffung" aus dem Nichts ist eine Verletzung vom Energie-Erhaltungs-Satz.
Aber solange es nicht beobachtbar ist, schert sich die natur wohl nicht darum. (sie ist wohl großzügig)
Die Energie für die Erschaffung wird quasi geborgt.
Die Unschärfe-Relation ist sowas wie die Quittung.
Je mehr geborgt wird, umso kürzer die Laufzeit (bis zur gegenseitigen Vernichtung des Teilchen-Paares)

Den Schöpfern dieser Theorien schien das alles selbst sehr suspekt.

Aber jetzt kommt die Praxis.

Die Forscher setzten den Fall, wenn das alles so funktioniert, dann muss das Gewusel von virtuellen Teilchen,
einzelne Atome in Ihrem Enegie-Haushalt beeinflussen.

Willis Lamb ist es dann 1953 gelungen diese, nach Ihm benannte (Mikrowellen) Lamb-Verschiebung nachzuweisen,
was Ihm später noch den Nobelpreis einbrachte.

Aber noch specktakulärer war 1948 die Vorhersage von Hendrick Casimir, das die virtuellen Teilchen Kraft auf zwei Metallplatten ausüben müssten wenn diese nur nahe genug beieinander sind.

Zehn Jahre später konnte das im Experiment nachgewiesen werden.

Vielleicht hilft auch hier Professor Lesch weiter, der kann das viel besser schildern als ich.

http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centau...

Viel Spaß oder Erfolg beim betrachten.

Mit zeitlos lieben Grüßen.
Ernst Ellert II

Signatur:
Deine Zeit war niemals und wird niemals sein.
Deine Zeit ist jetzt und hier, vergeude sie nicht.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Ernst Ellert II am 28.10.2006 um 02:41 Uhr.
[Gäste dürfen nur lesen]
avatar
Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
vielen dank erstmal für die antworten! doch ich muss sagen, irgendwie ist bei mir immer noch kein licht angegangen.
woher borgen sich die entstehenden virtuellen teilchen die energie? drehen wir uns im kreise, wenn ich als antwort sage, sie beziehen ihre energie aus der unschärfe? genau darum geht es mir ja: welche prozesse spielen sich "innerhalb" der "energie-zeit unschärfe" ab? oder ist das eine verbotene frage? oder verstehe ich dort etwas grundsätzliches nicht? mir ist die "h. unschärfe" schon bekannt, auch vom casimir-effekt habe ich einiges gelesen. ich finde es unglaublich schwer, sich die unschärfe-relation vernünftig vorzustellen. wem geht es da noch so?
Signatur:
Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
[Gäste dürfen nur lesen]
In diesem Forum dürfen nur Mitglieder schreiben. Hier kannst du dich anmelden
Zum Seitenanfang Nach oben