Koppenhagener deutung

führt man an einem elektron das an ein atom gebunden ist(gehen wir der einfachheit von einem wasserstoffatom aus )eine messung des ortes oder des impulses durch hat man einige probleme:
je genauer man den aufenthaltsort bestimmen will(dazu nimmt man eine el.welle) bestimmen will desto kürzer muss die länge der welle sein mit der man die messung durchführt.Da elektromagnetische wellen umso energiereicher sind je kürzer die wellenlänge ändert man dadurch den impuls immer stärker.Es ist also unmöglich beides mit extremer genauigkeit festzustellen,umso genauer man das eine kennt desto ungenauer kennt man das andere(Ist fuer viele ein alter hut,aber ich erkläre es so genau damit jeder versteht worum es geht)und umgekehrt.Bekannt ist das ganze als heisenbergs unschärferelation.Es wurde lange darüber diskutiert,wie das zu deuten ist.Es ist übrigens auch absolut unmöglich impuls oder auffenthaltsort genau vorherzusagen,es gibt hier nur in der quantenmechanik eine möglichkeit die wahrscheinlichkeit eines auffenthaltsortes oder impulses vorherzusagen.Die sogenannte kopenhagener deutung erklärt das folgendermaßen: ein elektron hat weder einen festgelegten ort noch einen festgelegten impuls,sondern alle möglichen gleichzeitig,und sobald man eine messung durchführt,kollabiert diser zustand,und das elektron "entscheidet" sich absolut zufällig( echter, objektiver zufall)für eine möglichkeit.Nach nächtelanger diskusion sind wir allerdings auf eine soweit wir wissen neue deutung(die kop. deutung ist nicht die einzige,aber die annerkannteste deutung dieses phänomens) gestossen,und hätten gerne eure meinung dazu. Wie man inzwischen weiß,umkreist hier nicht ein einzelnes elektron den kern,sondern es ist begleitet von einer wolke aus elektronen und positronen.Diese elektronen und positronen entstehen paarweise als verschränkte teilchen(d.h. sie sind auf bisher unerklärliche weise miteinander verbunden,egal wie weit sie voneinander entfernt sind) und annihilieren kurz darauf wieder miteinander(annihielieren ist wenn materie und antimaterie(ein positron ist antimaterie) sich durch berührung gegenseitig vernichten,wobei ihre masse zu 100% in energie verwandelt wird).Nun weiß man durch versuche mit verschränkten teilchen das verschränkungen sehr leicht durch äussere einfluesse zerstöhrt werden können.Also könnte man das ganze doch so deuten:
in dem moment in dem ich eine messung durchfuere zerstöre ich die ganzen verschränkungen,was dazu dazu führt das sich jedes elektron nun frei und zufällig einen neuen partner zur annihilation sucht.Da es genau ein elektron mehr gibt(beim wasserstoff) bleibt eines übrig.Dieses messen wir dann.Da es praktisch jedes sein kann,stehen weder sein impuls noch sein ort fest,obwohl jedes einen genau festgelegten ort und impuls hatte.Gab es vor uns schon jemand mit dieser deutung oder sind wir die ersten? Ist es möglich das wir recht haben und entgegen der meinung der physiker der ort und impuls doch jederzeit genau feststehen?

Eines verstehe ich nicht ganz:

Ein Elektron, das einen Wasserstoffkern umkreist, ist umgeben von einer Wolke aus Elektronen und Positronen?

Ich habe gelernt, dass ein Elektron ein "Elementarteilchen" ist. Von deiner Erklärung ausgehend wäre dann ein Wasserstoffatom von vielen (wie vielen eigentlich) Elektronen und Positronen umgeben, wenn ich deinen Beitrag richtig verstehe?
Und immer von genau einem Elektron mehr, als von x Positronen, das sich dann etabliert?

Mit dieser Elektronenwolke ist, glaube ich, etwas anderes gemeint. In diesem Modell ist ein Elektron nicht ein "kugelförmiges" Objekt, sondern der Bereich, in dem sich die elementare "Elektronenladung" aufhält, also den Wasserstoffkern umkreist.

Aber es ist nur EIN Elektron, dessen Aufenthaltsbereich halt nur bedingt bestimmt werden kann.
Oder hab ich hier was falsch verstanden?

Ich war bisher auch davon ausgegangen, dass mit dieser Wolke lediglich das Gebiet gemeint ist, in dem das Elektron sich mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit befindet, aber es dennoch nur "ein einziges" ist, sofern man das denn so nennen kann.

Bitte mal um Aufklärung, falls ich das falsch verstanden habe (soll ja vorkommen *g*).

Tri.

die wolke die ihr meint ist die wahrscheinlichkeitsverteilung die sich aus der QED ergibt.Was ich meine ist eine wolke aus sog. virtuellen teilchen.Virtuelle Teilchen lassen sich nicht direkt nachweisen(z.b. durch einen Teilchendetektor),wohl aber ihr effekt auf ihre umgebung.Sie entstehen spontan überall als pärchen teil-antiteil(in unserem beispiel elektron-positron) und annihilieren(vernichten sich gegenseitig)praktisch sofort wieder.Interessanterweise ist die ausdehnung beider wolken identisch,was so weit ich weiss bisher nicht richtig verstanden ist.Daher meine frage.

Aso, dann hatte ich dich falsch verstanden. Dann weiß ich aber auch keine Lösung...

Ist es nicht so, dass virtuelle Teilchen innerhalb Planksche Zeit fluktuieren? Dann wäre die Messung als mit einem Schaufel ein virtuellen Elektron ausfischen zu wollen.
Was ist denn mit Energie? Virtuellen Teilchen haben keine und wenn wir sie zu Leben erwecken wollen, die Messungsenergie reicht nicht.

Zunächst noch einmal:der einfachkeit halber gehe ich von einem wasserstoffatom aus.Meine frage war ob es nicht möglich wäre,das die verschränkung(VT sind dadurch das sie zusammen am gleichen fleck entstehen als paar miteinander verschränkt) durch den einfluss der messung zerstört wird,was sie quasi von virtuellen teilchen zu reelen teilchen werden lässt.Energie haben VT schon,sie beziehen sie vermutlich aus vakuumenergie.Genau verstanden ist dieser prozess noch nicht,da,wie du schon sagtest,der prozess so schnell abläuft(planck zeit),.das er sich nicht verfolgen lässt.Fest steht allerdings das die wolke der virtuellen teilchen,was dichte und verbreitung betrifft,der auffenthaltswahrscheinlichkeit des elektrons extrem ähnelt.Da elektronen nunmal kein Namensschild tragen währe es also möglich das man bei mehreren messungen jedesmal ein anderes elektron misst.Das währe auch eine schöne möglichkeit zu erklären wie beim doppelspalteffekt ein elektron mit sich selbst interferiert,durch die messung störe ich der art, das mein einzellnes elektron mit einem virtuellen elektron,welches durch die messung seinen positronischen partner "verloren" hat,interferiert.Das ich durch messungen eine verschränkung zerstöre ist ja bereits nachgewiesen.Effekte wie die quantenteleportation basieren darauf(wer das genauer erklärt haben möchte soll einfach schreiben,ich habe die nötige literatur nicht bei mir(bin im internetcafe),bringe sie aber gerne mit).

Meine Überlegung war, dass unsere Messgerät auf sehr "feine" Energiemenge eingestellt ist. Die virtuellen Teilchen zum Leben erwachen lassen oder irgendwie auf sie ein Eifluss haben, mussen wir viel viel mehr Energie anwenden.
Der Casimir-Effekt wird erzeugt durch 2 paralellen reflektierenden Platten. Wir könnten theoretisch durch heftige Bewegung einer der Platten Energie in das System zuführen und beobachten, wie aus der virtuellen Teilchen werden realen Teilchen entstehen. Allerdings bei der Bewegung 1 g beschleunigten Spiegel (den er erfährt in freien Fall in Erdsystem) wird es nur 4x10(-20) Kelvin Strahlung ausgesandt. Wir bräuchten aber 6000 Kelvin (aus dem Buch Paul Davies, John Gribbin "Auf dem Weg zur Weltformel).
Das meinte ich mit dem "Schaufel".

terry,

wenn ich es halbwegs richtig verstanden habe (wo ich mir aber ganz und gar nicht sicher bin), stellen sich mir gleich zwei fragen:

kann man das nicht auch auf alle anderen teilchen übertragen?

und kann man nicht so auch die konstante geschwindigkeit des lichtes erklären? indem man annimmt, dass ein photon sich durch "neuentstehung" im vakuum fortpflanzt? und dieser prozess halt die "planksche zeit" benötigt, welche die obere geschwindigkeit des lichtes festlegt?

oder ist das mal wieder totaler quatsch?

VT muessen nicht zum leben erweckt werden,sie sind einfach schon da.Man kann sie nur mit einem teilchendetektor nicht nachweisen,da sie normalerweise nur mit ihrem verschränkten partner interagieren.Ein bisher nicht genau geklärter effekt fesselt sie ausserdem quasi aneinander.Man weiss nur das hier irgendwie der effekt der verschränkung mit der starken wechselwirkung "zusammenarbeitet".Beim kasimireffekt muss man so viel energie aufbringen,da man der starken wechselwirkung entgegenarbeitet,und die verschränkung die ganze zeit erhalten bleibt.Ich frage mich aber ob man nicht durch die messung die verschränkung der VT zerstört.Dadurch wären sie nicht mehr aneinender gebunden,und könnten ohne grossen energieaufwand zu reellen teilchen werden.Ich weiss auch nicht sicher ob es so ablaufen kann,aber die ähnlichkeit zwischen der wolke aus VT teilchen,und der wolke die die auffenthaltswahrscheinlichkeit des elektrons angibt ist mir extrem verdächtig.
Zu stüps: klar kann man das auf viele weitere effekte und teilchen übertragen,falls ich mit dieser theorie recht habe müsste man das sogar.Das wasserstoffatom ist nur das einfachste beispiel das mir einfiel(nur ein elektron,und die wolken sind bekannt und lassen sich einfach berechnen).Funktioniert es hier kann man es weiter Übertragen,was aber bereits bei deiner 2ten Frage recht kompliziert wird.Ich bin selbst nur gut informierter Laie und verstehe längst nicht alles.

Muss Irena Recht geben. Die virtuellen Paare werden auf einer vollkommen anderen Zeit und Energieskala relevant als z.B. bei der Ortsmessung eines Wasserstoff-Elektrons relevant sind. Sprich: Das Photon zur Ortsmessung des Elektrons hat eine viel zu niedrige Energie, als dass die virtuellen Prozesse eine Rolle spielen könnten.

Ich verstehe nicht was das mit der energie der messung zu tun hat. VT sind doch im prinzip einfach 2 miteinander verschränkte teilchen(ihn dem fall elektron-positron),und eine verschränkung lässt sich schon bei sehr niedriger energie zerstören. Ausserdem beziehen die VT ihre eigene energie ja nicht aus meiner messung,sondern aus vakuumenergie.VT sind bei einem wasserstoffatom immer vorhanden.Ich will mit der messung nur ihre verschränkung zerstören,was kaum energie benötigt.

Terry, du berücksichtigst nicht die Tasache, dass einerseits wir haben reele Teilchen, deren Verschränkung wir können leicht auflösen. Anderseits haben wir virtuelle Teilchen, deren Verschränkung wir können Auflösen nur, wenn wir sie zum Leben erwecken. Dafür brauchen wir viel Energie.

Ich möchte gern nochmal die konzeptuelle Brisanz dessen beleuchten, was Du vorhast. Woher wissen wir überhaupt über die existenz der virtuellen Elektron-Positron Paare? Wir starten mit der normalen Quantenmechanik, die uns die Unschärferelation gibt. Dann betrachten wir das ganze relativistisch (Dirac-Gleichung) und machen daraus eine Feldtheorie (die QED). Insofern haben wir die existenz der VT mitunter auch aus der Unschärferelation gefolgert. (In der Tat kann ein virtuelles Paar nur für eine sehr kurze Zeit dt existieren, da es sich viel Energie dE vom Vakuum borgen muss, um genau zu sein, entspricht dE der Ruhemasse des Elektrons plus Ruhemasse des Positrons. Dabei sagt einem die Unschärferelation, dass dE mal dt nicht größer werden darf als h-quer. Damit sind Virtuelle Teilchen sehr eng mit der Unschärferelation verknüpft, und ohne Unschärfe (d.h. h-quer=0) dürften diese gar nicht existieren.) Was Du vorhast, ist, aus der Existenz der VT auf die Nichtexistenz der Unschärferelation zu schliessen. Da beisst sich die Katze doch in den Schwanz.

Deine Beobachtung, dass das messende Photon mit virtuellen Teilchen wechselwirkt, ist natürlich richtig. Aber dieser Effekt wird zu kleinen Korrekturen führen, die um Größenordnungen der Feinstrukturkonstanten kleiner sind, als der echte Effekt. Es wird schwerlich möglich sein, damit alleine zu einem Bild zu gelangen, in dem Ort und Impuls der Teilchen gleichzeitig bestimmt sind.

Abschliessend ein Pädagogischer Absatz: Die Unschärferelation ist eine Konsequenz aus folgenden Feststellungen: 1. Teilchen haben Wellencharakter. 2. Die Wellenzahl des Teilchens ist proportional zu seinem Impuls (p = h-quer mal k) und 3. Die Unschärfe von Ort und Wellenzahl. Die letzte Zutat ist übrigens eine rein Mathematische eigenschaft, die auch z.B. für Wasserwellen gilt. (Stichwort Fouriertransformation.) Wenn ich eine Welle mit der Wellenzahl [eine Welle pro Meter] habe, dann ist der Ort dieser Welle absolut unbestimmt: sie erstreckt sich über den gesamten Raum. Sobald ich eine Räumlich lokalisierte Wasserwelle haben möchte, muss ich verschiedene Wellenzahlen mathematisch überlagern, und die Wellenzahl der Welle wird unscharf. Damit ist hoffentlich klar geworden: Die Unschärfe der Teilchen ist eine notwendige Konsequenz ihrer Wellennatur und der Verknüpfung von Wellenzahl und Impuls. Sollten Ort und Impuls eines Teilchens jemals gleichzeitig bestimmt sein, müssten wir den Welle-Teilchen Dualismus aufgeben. Das würde die ganze Quantenmechanik ad absurdum führen.

Viele Grüße,
Pepe

VT müssen zum leben erweckt werden ? Soweit ich VT verstehe läuft ihre existenz doch folgendermassen: vakuumenergie erzeugt ein paar teilchen(immer als komplementärer satz also teil-antiteil,z.b. elektron-positron),diese driften voneinander weg,werden dann aber aufgrund der starken wechselwirkung daran gehindert sich allzuweit voneinander zu entfernen,was dazu führt das sie wieder aufeinander zu steuern.Sobald sie sich wieder treffen annihilieren sie,wobei sie ihre energie wieder der vakuumenergie zuführen(energie-erhaltungssatz).Da sie gleichzeitig am gleichen ort entstehen sind sie miteinander verschränkt.Diese verschränkung sorgt dafür,daß sie,sobald die starke wechselwirkung ihrem namen alle ehre macht,sich treffen und nicht immer wieder aneinander vorbei fliegen.Und nur diese verschränkung will ich eliminieren,die starke wechselwirkung bleibt hierbei unberührt.Sie so zu beeinflussen,das ich mein paar weit auseinanderziehen kann würde tatsächlich viel energie kosten,aber das will ich ja gar nicht. Oder meinst du die entstehung der VT´s selber ? Dafür muss man keine energie aufwenden,das passiert ganz von alleine.

Leider, Timeout war schon lange nicht hier.

Was ich aus meinen Buch für die Leien verstanden habe: es geht um virtuelle Teilchen. Bis jetzt es ist nur ein matematisches Konstrukt für die Erklärung manche Phänomene. Intuitiv ich würde nur sagen, dass es kann nur die Prototeilchen (Proquarks und Co.) sein. Und schon garnicht Elektron und Positron. Ich gehe aus der kosmologische Quanten-Evolution. Für die Entstehung der Leptonen -Paares, die Materie sollte schon etwas an strukturelle Komplexität gewinnen - die komplexe Teilchen aus der Quarks: Mesonen und Baryonen sollte vorhanden sein.

Warten wir ab, was Profi sagen...

virtuell oder nicht virtuell:

@irena.
Der Prozess [Photon -> Elektron + Positron] ist vom Standardmodell nicht nur vorausgesagt, sondern wird auch in Beschleunigern direkt beobachtet. Wegen Energieerhaltung muss ja die Gesamtenergie vor dem Prozess die gleiche sein wie nachher. Deshalb würde man natürlich sagen, dass ein solcher Prozess nur möglich ist, wenn das Photon eine höhere Energie hat, als die Ruhemassen von Elektron und Positron zusammen. Sofern diese Bedingung erfüllt ist, handelt es sich um einen definitiv nicht virtuellen Zerfall.

Hier kommt nun die wichtige Beobachtung: Ich kann mich in ein Bezugssystem transformieren, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegt, wie das Photon. Aus diesem Bezugssystem heraus gesehen hat das Photon eine größere Wellenlänge und damit eine niedrigere Energie. Damit wäre der Prozess aus diesem System heraus gesehen verboten, da die Energie des Photons niedriger ist als die Ruhemassen von Elektron und Positron!

Diese Bebachtung ist zunächst problematisch: Es kann nicht sein, dass aus einem System heraus ein Prozess stattfindet, aus einem anderen hearus gesehen aber nicht. Sprich, es kann nur eine Wirklichkeit geben, entweder das Elektron-Positron-Paar ist entstanden, oder eben nicht, egal aus welchem Bezugssystem man das Photon betrachtet.

Die Auflösung ist, dass der Prozess auch aus dem bewegten System heraus gesehen stattfindet, und die Energie, die auf der linken Seite der Gleichung fehlt, vom Vakuum geliehen werden muss. Die Unschärferelation macht das kurzzeitig möglich, siehe mein letztes Post. Da so ein Prozess klassisch verboten wäre, und da die Energie an das Vakuum auch sehr schnell zurückgegeben werden muss, spricht man von einem virtuellen Prozess.

Gruss,
Pepe

HAllo Pepe,
ja, hatte ich dein vorletztes Post verpasst.
Die Unschärferelation ich verstehe genau so.

Von deinem letzten Post bekomme ich eigentlich eine Bestätigung, dass bis jetzt virtuelle Teilchen sind eine Hilfskonstruktion. Mit ihre Hilfe erklärt man einige Ungereimheiten und bekommt sogar auf Umwege Bestätigung, wie z.B. Casimir-Effekt. Es ist nie nachgewiesen, dass es Photon oder andere uns bekannten Teilchen sind. Es kann möglich sein, dass die fehlende Energie durch andere Teilchen (oder überhaupt was Anderes) geliefert wird, bzw. kann. Habe ich recht?

Gruss

was mich zu der frage zurückführt,was passiert,wen einer der beiden partner mit einem anderen teilchen annihiliert.Hawking hat eine ähnliche überlegung zur entdeckung der Hawking-strahlung geführt.Er stellte sich vor am rande eines schwarzen loches entstehen virtuelle teilchen,und ein partner fällt in das schwarze loch,der andere entkommt gerade so.Würde man diesen vorgang von aussen beobachten,hätte man den eindruck,das schwarze loch würde strahlung emmitieren,was auf lange sicht dazu führt,das das schwarze loch sich auflöst.Da die hawking strahlung als tatsächlich physikalisch existent gilt sind damit VT auch als echtes physikalisches phänomen anerkannt,oder(zur hawking strahlung siehe unter anderem "das universum in der nussschale")?

Terry,

ist es bei dieser Hawking-Strahlung nicht sogar so, dass das Teilchen, das in das SL fällt, negative Energie besitzt, wodurch das SL Masse verliert?
Also so einfach kann ich deine Überlegungen nicht abtun. Zumal ein SL auch gewisse "Ähnlichkeiten" mit unserem gesamten Universum aufweist.
Aber auch die Hawking-Strahlung ist blanke Theorie.