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Was ist Licht?

Thema erstellt von Henry 
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Zitat:
Irena schrieb in Beitrag Nr. 1860-19:
]Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-16:
Und das was soll das mit "diesem" Photon? Willst du es wirklich auf Wortklaubereien ankommen lassen? Hast du verstanden, was ich sagen wollte? Wenn ja, dann reicht das doch wohl.
Entschuldigung, was reicht? Mit diesem] Photon druckst du ganz klassische Sichtweise aus. Es mag sein, dass es von dir ein Versehen wahr, aber unsere Diskussion macht besonders empfindlich auf solche Art Fehler.
Ansonsten kann ich nur erkennen, dass es dir schwerfällt, mal kurz ok. zu sagen, auch wenn eine Sache dir mal nicht so genehm ist
Es ist ja komisch. Welche Sache ist mir nicht genehm?

Alle machen Fehler. Versehentliche oder durch Unwissen. Ich auch. Jedoch habe ich anderen Umgang mit meinen Verfehlungen: zum Kenntnis nehmen und in Zukunft vermeiden.
Und zweitens, es ist hier kein Kindergarten, wo man loben muss, wenn das Kind richtig geantwortet hat. Wir sind auf Fehler konzentriert.


Zum Thema "klassische Sichtweise"

Ich zitiere aus „Quantentheorie“ (Veröffentlicht 2002), Claus Kiefer, Professor für Theoretische Physik an der Universität zu Köln und Leiter des Fachverbandes Gravitation und Relativitätstheorie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft.


(Kapitel) 2 Grundlagen, 2.1 Teilchen und Wellen, Seite 9: „Die Lichtquantentheorie hat sich endgültig durchgesetzt, nachdem Arthur Compton 1922 den Impulsübertrag eines Photons auf ein Elektron bei einem Stoß direkt nachweisen konnte. Nach dem Stoß hat das Photon eine geringere Energie und deshalb eine kleinere Frequenz (eine größere Wellenlänge), im Unterschied zur klassischen Theorie, nach der keine Frequenzänderung stattfinden sollte.“

Und weiter: „Wenn das Licht sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften besitzt, sollte das nicht auch für alle Materieformen gelten?“

Die Hypothese wurde 1923 von Louis de Broglie formuliert, es gibt den Zusammenhang : P =h/lamda, also Impuls ist gleich Plancksches Wirkungsquantum geteilt durch Wellenlänge. 1927 wurden im Experiment Elektronen an einem Kristallgitter gestreut, es wurden – wie von de Broglie vorhergesagt - Interferenzen beobachtet. 2001 wurden Elektronen an Licht gestreut (University of Nebraska), von Paul Dirac und Pjotr Kapiza 1933 vorhergesagt.

2.4 Spin, Seite28: „In der Quantentheorie gibt es (für ein Teilchen, von mir eingefügt) … einen inneren Drehimpuls oder Spin, für den es in der klassischen Theorie kein Analogon gibt.“

Und weiter, Seite 29: „Bei einem ganzzahligen Spin spricht man von Bosonen … In diese Klasse fällt das Lichtteilchen, das einen Spin eins (in Einheiten von h Querstrich) besitzt.

Und als ein letztes Beispiel die Übergänge zwischen Energieniveaus im Wasserstoffatom. (Kapitel) 3 Anwendungen, 3.3 Das Wasserstoffatom, Seite 49: „Das beobachtete Spektrum des H-Atoms entsteht durch Übergänge zwischen diskreten Energieniveaus , wobei beim Übergang von einem höheren auf ein tieferes Niveau ein Photon mit der Frequenz v (entsprechend einer Wellenlänge lambda=c/v) abgestrahlt wird.“

MfG

Henry
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Irena schrieb in Beitrag Nr. 1860-19:
Und zweitens, es ist hier kein Kindergarten, wo man loben muss, wenn das Kind richtig geantwortet hat. Wir sind auf Fehler konzentriert.

Ich denke es hat nichts mit Kindergarten zu tun, andere auch mal auf eine richtige Äusserung hinzuweisen.
Das ist für den Schreiber eine Bestätigung, dass er auf dem richtigen Weg ist, und für die übrigen Leser ein Hinweis, dass der "gelobte" Beitrag von anderen auch als richtig angesehen wird.

Die Aussage "Nicht gestraft ist gelobt genug" halte ich hier (wie auch im übrigen Leben) nicht für sinnvoll.
Es sind die Misserfolge, die uns umdenken lassen und die Erfolge, die uns weiterbringen.
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Was ist Licht?

These: Licht entsteht bei zeitlicher Spiegelung eines Teilchens.
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Hallo Claus,

das hört sich für mich hochinteressant an. Ich versuche mir gerade eine zeitliche Spiegelung vorzustellen - es gelingt mir nicht. (Hatte Feynman so etwas nicht mal postuliert, dass man bestimmte Teilchen als "rückwärts durch die Zeit laufend" interpretieren kann?)
Auf alle Fälle bin ich auf genauere Ausführungen jetzt gespannt wie ein Flitzebogen!

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 04.01.2012 um 11:04 Uhr.
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Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1860-25:
Hallo Claus,

das hört sich für mich hochinteressant an. Ich versuche mir gerade eine zeitliche Spiegelung vorzustellen - es gelingt mir nicht. (Hatte Feynman so etwas nicht mal postuliert, dass man bestimmte Teilchen als "rückwärts durch die Zeit laufend" interpretieren kann?)
Auf alle Fälle bin ich auf genauere Ausführungen jetzt gespannt wie ein Flitzebogen!

[Nachricht zuletzt bearbeitet von Stueps am 04.01.2012 um 11:04 Uhr]


Hi. Stueps,

siehe hier: http://www.leifiphysik.de/web_ph11_g8/grundwissen/1...

Das Anti-Teilchen wird als in der Zeit rückwärts laufend dargestellt. Das sollte man aber nun wirklich nicht überbewerten, es bedeutet ganz sicher nicht, dass für ein Anti-Teilchen die Zeit rückwärts läuft.

Henry
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Hallo Hans-m,

Zitat:
Ich denke es hat nichts mit Kindergarten zu tun, andere auch mal auf eine richtige Äusserung hinzuweisen.

Ich habe ein Problem mit Henry´s Äußerungen. Z.B. jedes einzelne Absatz in letztem Beitrag ist o'key. Jedoch wenn ich als als Antwort auf meinen Beitrag bewerte - es ist anfangs zitiert - es ist nicht o'key. Ich sehe kein Zusammenhang.

Im übrigen gebe ich dir Recht. Obwohl hier lauert die Gefahr zu Lehrer zu werden. Mit Loben stellt man sich selbst in Position, der von anderen vielleicht auch nicht akzeptiert wird. Mindestens mir geht es so. Ich bin kein Lehrer und möchte auch nicht so von anderen anderen gesehen werden. Letztendlich bin ich schuldig diesem Forum was, in dem ich viel gelernt habe. Da Diskussion regt zu eigenen Nachvorschungen an.

mfg
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Danke Henry!

Ich bin mal auf Claus´ Ausführungen gespannt.
(Mir ist z.B. nicht klar, warum bei (beispielsweise idealen) Paarerzeugungsprozessen, z.B. zwei Photonen zu einem Elektron/Positron-Paar - wo dann laut Feynman das Positron als durch die Zeit rückwärtslaufend dargestellt würde -, Licht zwingend entstehen soll. Das geschieht bei diesem Prozess meines Wissens nach auch nicht.
Ich denke, Claus meint hier etwas völlig anderes; und ich kenne ihn als Jemanden, der im Allgemeinen weiß, was er tut.)

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 04.01.2012 um 11:51 Uhr.
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HAllo alle,

ich bin auch gespannt, was Claus meint unter zeitliche Spiegelung...

Ich baue mein Quantenbild anhang der Fakten auf. Die Fakten entstehen in einer Wechselwirkung zweier Teilchen, die nach Schrödinger Möglichkeitswelle beschrieben werden.
Zu dem Fakt zählt nicht eine Verschmelzung zweier Teilchen. DAher eine Verschmelzung eines Elektrons mit einem Photon ist kein Faktum. Warum so ist, weis ich nicht und würde dankbar, wenn mir jemand ein Anhaltpunkt bieten würde.

Feynman-Diagramm stellt eine Zwischenstufe der Verschmelzung/ der Absorbtion und dem Trennen/der Emission. Der Feynamnn Diagramm beschreibt eine von vielen möglichen Entwicklungen in der Zeit zwischen des Treffens und "der Verabschiedung" der Teilchen.

Über Rücklauf in der Zeit schreibt Feynman (QED, Seite 114)
" Wenden wir uns einem anderem Prozess zu, der mit einem Photon und einem Elektron beginnt und mit einem Photon und einem Elektron endet. Zum einem kann dieser Prozess folgendermaßen ablaufen: Ein Photon wird von einem Elektron absorbiert, das Elektron setzt seinen Weg noch ein stück fort, und emittiert dann ein neues Photon. Dieser Vorgang ist uns als Streuung des Lichts bekannt. Versuchen wir nun, die Streung in Diagrammen und Berechnungen zu erfassen, müssen wir auch einige ausgefallene Möglichkeiten mit einschließen. Zum Beispiel könnte das Elektron ein Photon emittieren, bevor es eines absorbiert. Oder, und diese Möglichkeit ist nocht sonderbarer, das Elektron könnte ein Photon emittieren, daraufhin in der Zeit zurücklaufen, um ein Photon zu absorbieren, und sich dann in der Zeit wieder vorwärts bewegen. Der Weg eines solchen "rückwärts laufenden" Elektrons kann sogar so lang sein, daß er bei Experimenten im LAbor wirklich in Erscheinung tritt. ..
Schauen wir uns das rückwärts laufende Elektron bei vorwärts fortschreitender Zeit an, kommt es uns wie ein ganz gewöhnliche Elekton vor, außer daß es von normalen Elektronen angezogen wird, daß es also, wie wir sagen, eine "positive Ladung" hat. (Hätte ich die Auswirkungen der Polarisation berücksichtig, würde ersichtlich, warum das Vorzeichen von j für das rückwärts laufende Elektron umgekehrt erscheint, was die LAdung positiv erscheinen läßt). Aus diesem Grund wird es als "Positron" bezeichnet. DAs Positron ist gewissermaßen ein Geschwister zum Elektron und außerdem ein Mitglied der Familie "Antiteilchen". "

Ich denke es ist recht anschaulich beschrieben. Beinhaltet auch eine Antwort zu Henry's Überbewertung. Es ist nicht überbewertet. Es ist experimentell nachgewisen.

mfg
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Noch die Frage.

Wenn der Zwischenteil in Feynmann Diagramm beschreibt immer eine Möglichkeit. Dann die Menge von diesen Diagrammen könnten auch die Möglichkeitswelle darstellen, oder?

Auch jedes Teilchen, auch zulaufendes zum Treffen, ist eigentlich virtuell, da es nicht reell ist.
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Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1860-25:
(Hatte Feynman so etwas nicht mal postuliert, dass man bestimmte Teilchen als "rückwärts durch die Zeit laufend" interpretieren kann?)
Henry in Beitrag-Nr. 1860-26
Zitat:
Das Anti-Teilchen wird als in der Zeit rückwärts laufend dargestellt.

Das setzt aber vorraus, dass ZEIT tatsächlich existiert, was einige hier immer wieder in Frage stellen.

Irena in Beitrag-Nr. 1860-27
Zitat:
Im übrigen gebe ich dir Recht. Obwohl hier lauert die Gefahr zu Lehrer zu werden. Mit Loben stellt man sich selbst in Position, der von anderen vielleicht auch nicht akzeptiert wird. Mindestens mir geht es so. Ich bin kein Lehrer und möchte auch nicht so von anderen anderen gesehen werden.

Sachliche Kritik und sachliche Bestätigung lassen niemand als (Ober)Lehrer dastehen.
Hier gilt die Regel von der "Verhältnismässigkeit der Mittel"
Mag sein, dass die Grenze zwischen dem einfachen Spruch "Da gebe ich Dir Recht" und übertriebener Schleimerei fliessend sind, aber Lob hat noch niemand geschadet.

Ein entsprechendes "Feedback" zeigt dem Schreiber auch, wo er steht auf der Skala zwischen absolut falsch und haargenau richtig und ob seine Ausführungen auch richtig verstanden wurden.
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Hans-m, existiert der RAum? Und was überhaupt die Existenz bedeutet?

meine ich eher rhetorisch. Möchte hier nicht wieder von Thema abweichen...

Beitrag zuletzt bearbeitet von Irena am 04.01.2012 um 12:55 Uhr.
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Irena schrieb in Beitrag Nr. 1860-29:
DAher eine Verschmelzung eines Elektrons mit einem Photon ist kein Faktum. Warum so ist, weis ich nicht und würde dankbar, wenn mir jemand ein Anhaltpunkt bieten würde.
Ich denke, dass Elektron und Photon nicht verschmelzen können, weil das Elektron keine Lichtgeschwindigkeit erreichen kann und das Photon nur bei Lichtgeschwindigkeit exitiert.


Zitat:
Über Rücklauf in der Zeit schreibt Feynman (QED, Seite 114)
" Wenden wir uns einem anderem Prozess zu, der mit einem Photon und einem Elektron beginnt und mit einem Photon und einem Elektron endet.

....

Zum Beispiel könnte das Elektron ein Photon emittieren, bevor es eines absorbiert.
Da das Elektron wird beim Absorbieren eines Photons auf eine höhere Bahn gebracht.
es fällt auf die "alte" Bahn zurück, sobald wieder ein Photon abstrahlt.

Würde das Elektron ein Photon abstrahlen, bevor es eins aufgenommen hat, so müsste es diese Energie quasi "auf Pump/auf Kredit" aufbringen. Das Energiedefizit würde wieder ausgeglichen, sobald dann später ein Photon aufgenommen würde.

Vielleicht kann es tatsächlich passieren, dass ein Elektron in eine "untergeordnete Bahn" fällt, auf der es eigentlich nicht hingehört, und erst wieder dort weg kommt, wenn ein anderes Photon es wieder dort heraus holt.

Und wenn ein Elektron mit "Energiedefizit" seine Polarität und seine Zeitrichtung ändert, so könnte doch letztendlich jedes Teilchen im Universum durch diesen Effekt eine Zeitumkehr "erleben"
Wird ein Teilchen zum Antiteilchen, so läuft es in der Zeit rückwärts?!?

Nicht dass ich diesen Effekt in Frage stelle, er verblüfft mich nur.
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Irena schrieb in Beitrag Nr. 1860-32:
Hans-m, existiert der RAum? Und was überhaupt die Existenz bedeutet?

meine ich eher rhetorisch. Möchte hier nicht wieder von Thema abweichen...

Eine Frage die hier schon viele Geister beschäftigte

nur mal rhetorisch geantwortet
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Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1860-33:
Ich denke, dass Elektron und Photon nicht verschmelzen können, weil das Elektron keine Lichtgeschwindigkeit erreichen kann und das Photon nur bei Lichtgeschwindigkeit exitiert.

Mit Verschmelzung nannte ich ein Prozess, aus dem etwas Neues hervorging. Feynman, denke ich, mit Bedacht schrieb uber ein Photon und ein Elektron vorher und das Elektron nachher.

Was die Lichtgeschwindigkeit betrifft, scheinst du bis jetzt zu denken, dass ein Photon innerhalb eines Elektrons weiterexistiert.
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Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1860-28:
Danke Henry!

Ich bin mal auf Claus´ Ausführungen gespannt.
(Mir ist z.B. nicht klar, warum bei (beispielsweise idealen) Paarerzeugungsprozessen, z.B. zwei Photonen zu einem Elektron/Positron-Paar - wo dann laut Feynman das Positron als durch die Zeit rückwärtslaufend dargestellt würde -, Licht zwingend entstehen soll. Das geschieht bei diesem Prozess meines Wissens nach auch nicht.
Ich denke, Claus meint hier etwas völlig anderes; und ich kenne ihn als Jemanden, der im Allgemeinen weiß, was er tut.)

[Nachricht zuletzt bearbeitet von Stueps am 04.01.2012 um 11:51 Uhr]

Hallo, Stueps, und keine Ursache!

Aber ein Photon ist doch Licht, also ein elektromagnetisches Energiepaket. Ohne jetzt den genauen Ablauf darstellen zu können, denke ich, dass das Elektronen-/Positronen-Paar nur äußerst kurz existiert und sich quasi stante pede wieder vernichtet (annihiliert), also wieder zu einem Photon wird. Eine Umwandlung von Energie in Materie kommt in der Natur nur unter Extrembedingungne vor, z. B. im Jet von Magnetaren, das sind Pulsare mit immens starken Magnetfeldern. Darin werden z. B. Protonen beschleunigt, und da sie die Magnetfelder nicht verlassen können, werden ihre Bahnen gebeugt (sie folgen den Magnetlinien), und eine Richtungsänderung von geladenen Teilchen erzeugt Strahlung, die dort so stark ist, das Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, die sich wieder gegenseitig vernichten und so ebenfalls Strahlung abgeben. Das ist meines Wissens nachgewiesen, frag mal Herrn Lesch, der weiß so etwas.

Henry
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Hans in Beitrag-Nr. 1860-33
04.01.2012 12:55

Zitat:
Ich denke, dass Elektron und Photon nicht verschmelzen können, weil das Elektron keine Lichtgeschwindigkeit erreichen kann und das Photon nur bei Lichtgeschwindigkeit exitiert.


Das Elektron muss doch nicht das Photon einholen, sie brauchen doch nur einen Kollisionskurs, und das Photon kann allemal das Elektron einholen. Aber so weit ich das weiß, kommt es zu diesem Effekt nur in Atomen, nicht im freien Vakuum. Die Emmissions- bzw. Absorptionslinien von Elementen basieren genau auf diesem Vorgang.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 04.01.2012 um 15:27 Uhr.
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Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-36:
...Ohne jetzt den genauen Ablauf darstellen zu können, denke ich, dass das Elektronen-/Positronen-Paar nur äußerst kurz existiert und sich quasi stante pede wieder vernichtet (annihiliert), also wieder zu einem Photon wird.

Hallo Henry,
so ist es wohl auch "draußen" in den allermeisten Fällen. Geschickterweise könnte man jedoch wenigstens ein paar Paare (durch eine entsprechende Anordnung von Magneten) trennen und die Antimaterie in Magnetfallen gefangen halten.
Aber lass uns mal auf Claus warten, ich denke, ich habe uns hier unabsichtlich auf den "falschen Dampfer" geschickt.
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Liebe Lichtler,

sicher ist euch bekannt, dass sich Materie und Antimaterie bei einem Zusammentreffen in einem Lichtblitz gegenseitig "vernichten". Feynman war der erste, der die Vermutung anstellte, dass es sich bei einem Antitmaterieteilchen um ein in der Zeit rückwärts laufendes Materieteilchen handeln könnte:

Würde man bspw. eine Abstoßung zweier Teilchen rückwärts ablaufen lassen, so sähe es so aus, als ob sich die beiden Teilchen anziehen würden. Ein zeitlich rückwärts laufendes Elektron (mit negativer Ladung) würde sich also wie ein positiv geladenes Teilchen gleicher Art verhalten. Dies würde erklären, warum das Positron eine positive Ladung besitzt und ansonsten dem Elektron gleicht.

Das besondere an dieser Betrachtungsweise ist nun m.E., dass es sich z.B. bei einem Elektron/ Positronpaar, welche in einem bestimmten Winkel aufeinander zulaufen und sich dabei anihilieren, um ein und dasselbe Teilchen handeln könnte, welches - wie üblich - aus der Vergangenheit kommend bis zur Gegenwart auf einen Punkt P (dem Punkt der Entstehung des Photons) zuläuft, um sich anschließend in geänderter Richtung vom Punkt P wieder zu entfernen, allerdings nicht in die weitere Zukunft, sondern erneut in die Vergangenheit.

Zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit (also vor erreichen des Punktes P) sähe man dann stets zwei Teilchen, die aufeinander zulaufen, obwohl es sich in Wahrheit um ein und dasselbe Teilchen handelt, welches im Punkt P "zeitlich gespiegelt" wird. Das im Punkt P resultierende Photon, welches bei der Anihilierung von Elektron und Positron entsteht, wäre dann die Folge der zeitlichen Spiegelung eines Elektrons.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 1860-39:
Würde man bspw. eine Abstoßung zweier Teilchen rückwärts ablaufen lassen, so sähe es so aus, als ob sich die beiden Teilchen anziehen würden. Ein zeitlich rückwärts laufendes Elektron (mit negativer Ladung) würde sich also wie ein positiv geladenes Teilchen gleicher Art verhalten. Dies würde erklären, warum das Positron eine positive Ladung besitzt und ansonsten dem Elektron gleicht.

Hallo Claus,
auf den ersten Blick ein verlockender Gedanke, jedoch tun sich bei mir Fragen auf.
Folgendes Szenario: Ein Positron wird erzeugt, kann sich von seinem Partner trennen und existiert als stabiles Teilchen, das jedoch allein in einer Magnetfalle gefangen ist und dort seine Bahnen zieht. Läuft es nun die ganze (unsere!) Zeit zeitlich rückwärts? Dies scheint mir paradox. Aber ich lese weiter:

Zitat:
Das besondere an dieser Betrachtungsweise ist nun m.E., dass es sich z.B. bei einem Elektron/ Positronpaar, welche in einem bestimmten Winkel aufeinander zulaufen und sich dabei anihilieren, um ein und dasselbe Teilchen handeln könnte, welches - wie üblich - aus der Vergangenheit kommend bis zur Gegenwart auf einen Punkt P (dem Punkt der Entstehung des Photons) zuläuft, um sich anschließend in geänderter Richtung vom Punkt P wieder zu entfernen, allerdings nicht in die weitere Zukunft, sondern erneut in die Vergangenheit.

Das ist allerdings wirklich interessant.

Zitat:
Zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit (also vor erreichen des Punktes P) sähe man dann stets zwei Teilchen, die aufeinander zulaufen, obwohl es sich in Wahrheit um ein und dasselbe Teilchen handelt, welches im Punkt P "zeitlich gespiegelt" wird. Das im Punkt P resultierende Photon, welches bei der Anihilierung von Elektron und Positron entsteht, wäre dann die Folge der zeitlichen Spiegelung eines Elektrons.

Der Punkt P ist also ein zeitlicher Spiegel. Ich nehme an, man kann ihn als Ereignis in der Raumzeit betrachten. Das auf den Spiegel zulaufende Elektron wird also an P reflektiert (Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel) und läuft nun als Positron in die Vergangenheit zurück. Das Positron tut es dem Elektron auf entgegengesetztem Wege nach - es wird an Punkt P auch gespiegelt, und läuft nun als Elektron in die Vergangenheit zurück.
Wie heißt nun das Gesamtteilchen? Ich schlage hiermit "Polektron" vor ;-).
Frage: Ist dann die Raumzeit in Punkt P nicht als perfekter Spiegel zu betrachten?
Hauptfrage: Wieso laufen um Himmels Willen bei der Spiegelung dann zeitlich "richtig" zwei Photonen davon?
(Ich sehe zumindest, dass die Energieerhaltung bei diesem Gesamtprozess nicht verletzt wird.)
Lässt sich dieser von dir geschilderte Vorgang dann nicht auch aus einer anderen zeitlichen Perspektive betrachten:
Wenn sich das Polektron aus der Vergangenheit kommend in Raumzeitpunkt P spiegelt, und wieder in die Vergangenheit zurückläuft, heißt das dann nicht umgekehrt, dass auch die beiden zugehörigen Photonen aus der Zukunft auf Raumzeitpunkt P zulaufen, und sich nach Spiegelung auch wieder dorthin verabschieden?
Wäre P dann nicht unsere wahrnehmbare, gewohnte Gegenwart (mit einer einzigen Zeitrichtung)?

Weiterführend: Was ist mit Prozessen, an denen die schwache Wechselwirkung beteiligt ist? Der von dir geschilderte Vorgang setzt die Gültigkeit des CPT-Theorems voraus. Die schwache Wechselwirkung verletzt jedoch die dort geforderten Symmetrien, so z.B. die Zeitsymmetrie.

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 05.01.2012 um 01:56 Uhr.
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