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Über Dekohärenz und den Lebenszyklus von Elementarteilchen

Thema erstellt von Grtgrt 
Beiträge: 1.566, Mitglied seit 7 Jahren
 

Zum Lebenszyklus von Elementarteilchen

und

wie makroskopische Objekte dekohärent werden (und sich so fortentwickeln)



Es ist vernünftig, sich vorzustellen, dass jedes Elementarteilchen
  • durch ein Elementarereignis erzeugt wird
  • und im nächsten Elementarereignis, an dem es beteiligt ist, stirbt.

Ein Elementarereignis in diesem Sinne ist ein Ereignis E, welches
  • zwei virtuelle Teilchen (solche mit extrem kurzer Lebensdauer und entgegengesetzter Ladung) aus dem Nichts entstehen lässt
  • oder Kollision von Elementarteilchen (sein Input ist dann eine Menge sich allzu nahe kommender Elementarteilchen, sein Output ist eine andere Menge von Elementarteilchen).

Mit anderen Worten:

Jedes Elementarereignis E ersetzt eine Menge von Elementarteilchen durch eine andere.

Eine – und nur eine – dieser beiden Mengen kann leer sein (recht oft aber sind beide nicht leer).


Obgleich die Teilchen in Output( E ) denen in Input( E ) oft recht ähnlich sind, sollte man sie dennoch als neue Teilchen begreifen, die als Ersatz der alten ins Leben gerufen werden.

Alle Elemente von Output( E ) existieren zunächst in einem Überlagerungszustand. Erst wenn so ein Teilchen mit anderen kollidiert, — interagiert —, konkretisiert sich sein Zustand (die Kopenhagener Deutung nennt das den Zusammenbruch der Wellenfunktion des Teilchens, in modernerer Sprache sagt man stattdessen auch, das Teilchen werde dekohärent). Der Wert der Eigenschaften, die so als einziger und zugleich letzter Zustand des Teilchen dem Beobachter erfahrbar werden, sind sozusagen die einzige Äußerung, mit der das Teilchen sich seiner Umgebung mitteilt.


Makroskopische physikalische Objekte O, solche also, die aus mehr als nur einem Elementarteilchen bestehen, werden schrittweise und ständig neu dekohärent. Jeder solche Schritt besteht darin, dass ein zu O gehörendes Elementarteilchen dekohärent wird (sich also ersetzt durch andere bzw. durch ein anderes, ihm sehr ähnliches).

Beispiel: Wenn ein Elektron eine Moleküls mit einem daherkommenden Photon hinreichend hoher Energie kollidiert, kann es vorkommen, dass das Elektron ersetzt wird durch eines in einem höheren, also energiereicheren Orbital des Moleküls (oder Atoms). Das Photon hört auf zu existieren oder wird ersetzt durch ein weniger energiereiches.


Aus ein und demselbem Elemetarereignis hervorgehende Elementarteilchen e1 und e2 werden oft (aber – wie man heute erkannt zu haben glaubt – nicht immer) miteinander verschränkt sein. Verschränkung ist eine Art Verwandtschaftsbeziehung, die bewirkt, dass, wenn e1 dekohärent wird, e2 ohne jede Verzögerung in einen Zustand gerät, der bewirkt, dass wenn e2 irgendwann auch dekohärent wird, der Wert des Zustandes, in dem es sich e2 dann zeigt, korrelliert ist zu dem, in dem sich vormals e1 gezeigt hat.

Man könnte also sagen: Sind e1 und e2 miteinander verschränkte Elementarteilchen, und wird e1 dekohärent, so wird e2 virtuell dekohärent, existiert aber weiter (virtuell, d.h. immer noch in einem Überlagerungszustand). Dies gilt unabhängig davon, wie weit e1 und e2 von einander entfernt waren, als e1 dekohärent wurde (und so seine Existenz beendet hat).


Gebhard Greiter (grtgrt)

 
Beitrag zuletzt bearbeitet von Grtgrt am 17.01.2013 um 21:20 Uhr.
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