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Quantenparadoxum

Thema erstellt von Joachim Breitner 
Joachim Breitner
Hi. Mir wurde in #pysik im Quakenet gesagt dass diese Frage hier besser aufgehoben ist. Um meine Finger zu schonen, ein IRC-copy-'n'-paste:

[nomeata] Hi. Heute haben wir die Grundlagen der Quantenphysik gehabt, und ich habe einen theoretischen Versuch ähnlich zum Knallertest, der allerdings zu einem Paradoxum führt. Auch mein Lehrer wusste keine Antwort. Irgendwer interessiert (bevor ich mir die Finger wund tipp :-))
<qn~DkH|Cleaner> naja gibts ne kurzfassung? ;)
[nomeata] soo lang ists auch nicht.
[nomeata] je nach dem wo der logische fehler ist...
[qn~DkH|Cleaner] na dann machma :)
[nomeata] Ok, Ausgehend vom Knallertest.. (bekannt?)
[qn~blacktrN] mir nicht
[nomeata] Interferometer bekannt?
[qn~blacktrN] hm in Maßen :)
[nomeata] Kennt wer ein Wiki zum Zeichnen :-)
[nomeata] Man Teilt den Weg eines Quantenobjekt (z.B. Photonen/Licht) in zwei wege, einer ist eine halbe Wellenlänge länger
[nomeata] die Wege werden zusammen geführt, es kommt zu Interferenz und man sieht kein Licht am Ende
[qn~blacktrN] ah hab mir grad n Bild zum Interferometer angeschaut, ist klar
[nomeata] Mit einem einzelnen Photon passiert das auch. Die Wege sind unbestimmt. Das Photon teilt sich zwar nicht, aber interferiert trozdem (Quantenphysik halt)
[qn~blacktrN] jap
[qn~DkH|Cleaner] knallertest? :)
[qn~blacktrN] (Superposition)
[nomeata] Knallereffekt: In einen Weg wird ein Knaller (Chinaböller, der auf ein Photon anspricht) gelegt
[nomeata] in 50% der Fälle wird er ausgelöst - logisch
[qn~DkH|Cleaner] aight=)
[qn~DkH|Cleaner] soweit alles "klar" :)
[nomeata] interessante teil: wenn er nicht ausgelöst wird sehen wir am ende mit 25%-wahrscheinlichkeit ein photon
[nomeata] da der weg jetzt bestimmt ist, gibt es für das Photon den Weg mit dem Knaller nicht, und damit keine Auslöschung.
[qn~DkH|Cleaner] wie geil!!:)
[qn~DkH|Cleaner] i luv quantenphysik =)))
[nomeata] Wenn wir also ein Photon sehen, haben wir die Existenz des Knallers gezeigt, ohne dass das Photon auch nur in seine Nähe kam!
[nomeata] (und ohne ihn auszulösen)
[nomeata] Das ist ja an sich schon Fantastisch. Jetzt meine Weiterspinnung...
[nomeata] Wir nehmen als Quantenobjekte Elektronen. Verhalten sich ja prinzipiell nicht anders.
[nomeata] Und statt einem Knaller setzen wir neben den Weg etwas, dass das Magnetfeld erkennt, dass das Elektron (bewegende Ladung) erzeugt.
[nomeata] So einen Detektor stellen wir neben beide Wege.
[nomeata] Wenn wir den Detektor nicht an eine Anzeigegerät anschließen, dann sind beide Wege unbestimmt und un-unterscheidbar, es kommt zur interferenz.
[qn~DkH|Cleaner] hmmm
[qn~blacktrN] das läuft gerade so n bisschen auf Schrödingers Katze hinaus glaube ich
[qn~DkH|Cleaner] das is komisch eigenltich =)
[qn~DkH|Cleaner] und wie läuft schrödingers katze? :)
[nomeata] Wenn wir einen Detektor anzeigen lassen, habe wir den Knallertest: Die Wege sind bestimmt, es kommt zu keiner Interferenz.
[nomeata] blacktrN: ne, geht weiter....
[nomeata] Wenn wir die Detektoren in Reihe schalten, also nicht unterscheiden können, welcher jetzt anspricht, haben wir wieder Interferenz, weil die Wege wieder gleich sind.
[nomeata] Wir erkennen also an Interferenz/Keine Interferenz wie der Detektor angeschlossen ist.
[qn~DkH|Cleaner] jop
[nomeata] Jetzt bewegen wir das Anzeigegerät mit ein paar langen Kabeln so weit weg von dem Aufbau, dass das Elektron da ankommt, wo wir auf es warten, bevor die Detektoren ihre Information bis zum Anzeigegerät schicken konnten. (eh. ist das verständlich)
[qn~DkH|Cleaner] omg
[qn~DkH|Cleaner] wie krass:)
[nomeata] Da aber das Ergebnis vom Elektron (Interferenz / nicht Interferenz) davon Abhängt, ob das Anzeigerät angeschlossen ist, habne wir Informationsübertraung in Überlichtgeschwindigkeit bzw. in die Vergangenheit rein.
[nomeata] Also, ich glaube nicht wirklich dass das so ist. Aber klingt doch ganz plausibel :-)
[nomeata] Wer konnte meinen wirren Erläuterungen folgen?
[qn~DkH|Cleaner] dh das anzeigegerät schickt infos aus der zukunft? :)
[nomeata] genau
[qn~DkH|Cleaner] klingt doch nach viel freude oder? :)
[qn~DkH|Cleaner] und wo is das problem? :)
[qn~DkH|Cleaner] dh hast den versuch gemaht?
[qn~DkH|Cleaner] würd mich interessieren was dabei rauskommt=)
[qn~blacktrN] so einen ähnlichen Einwand hat Einstein mal gebracht
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Beiträge: 1.177, Mitglied seit 18 Jahren
Zitat:
--
Wenn wir den Detektor nicht an eine Anzeigegerät anschließen, dann sind beide Wege unbestimmt und un-unterscheidbar, es kommt zur interferenz.
--

Falsch, es kommt dann zu keiner Interferenz mehr, auch wenn du die Detektoren an kein Anzeigegerät anschließt.

Selbst in dem Fall, wo Viertelwellenplatten mit dem Doppelspalt kombiniert werden, verschwindet die Interferenz und das ganz ohne irgendeine Messung - und das ist Experimentell bestätigt und kein Gedankenexperiment.

Zitat:
--
Abhängt, ob das Anzeigerät angeschlossen ist, habne wir Informationsübertraung in Überlichtgeschwindigkeit bzw. in die Vergangenheit rein.
--

Das ist ebenfalls falsch, es gibt keine Möglichkeit nutzbare Informationen schneller als mit Licht zu übertragen.
Es werden auch keine "Informationen" aus der Zukunft geschickt.

Bei Experimenten zur verzögerten Wahl mit verschränkten Photonen ändert man nicht die Vergangenheit, es ändert sich nur die "Buchführung". ;)
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Joachim Breitner
Hmm. Warum zerstört ein Detektor, der nicht ausgelesen wird, die Interferenz? Ich gehe ja von einem Detektor aus, der das Quantenobjekt passieren lässt, also kein Knaller.

Was ist der Unterschied zwischen einem nicht-ausgelesenem Detektor und z.b. dem Spiegel des Interferometers, der ja (wenn ich das richtig sehe) durch das Quantenobjekt einen leichten Impuls bekommt.
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
Solange die Möglichkeit besteht, dass theoretisch ausgelesen werden könnte, entsteht keine Interferenz. Das Witzige dabei ist, das ich den Zeitpunkt, ob ich ablesen werde oder die Information vernichte, nach Aufzeichnung des eigentlichen Messergebnisse legen kann. Also auch wenn erst in ferner Zukunft die Möglichkeit bestünde deinen Detektor abzulesen, würde dies heute bereits die Interferenz zerstören.
Schon die MÖGLICHKEIT der Kenntnissnahme zerstört die Interferenz.
Hier ließen sich äußerst interessante Experimente durchführen, auch in bezug auf die ZEITUNABHÄNGIGKEIT solcher Quantenphänomene. Schade, dass uns die Euromilliönchen fehlen. Das ist auch unabhängig davon recht schade.
Antrag :Manu als unser Projektleiter soll mal die Gelder beantragen.
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Beiträge: 1.177, Mitglied seit 18 Jahren
Zara.t


Zitat:
--
Also auch wenn erst in ferner Zukunft die Möglichkeit bestünde deinen Detektor abzulesen, würde dies heute bereits die Interferenz zerstören.
--

Was spielt das aber für eine Rolle, wenn sie auch zerstört ist, wenn ich die Messergebnisse niemals erfahren werde?

Bei dem Experiment mit Doppelspalt und Viertelwellenplatten kenne ich nicht den Weg und werde ihn auch niemals kennen und dennoch habe ich auf der Photoplatte eine Glockenkurve... das hat mit dem Beobachter nicht im geringsten etwas zu tun oder mit dem was er weiß, denkt etc.

Die "Photonen" werden durch die Viertelwellenplatten mit dem "Weg" verschränkt.

Zu einem Experiment zur verzögerten Wahl mit verschränkten Photonen und dem "Quantenradierer" (Dem auslöschen der Information) war in der letzten Ausgabe der Spektrum der Wissenschaft (Feb 2004) ein guter Artikel der Wissenschaftler: Stephen P. Walborn, Marcelo O. Terra Cunha, Sebsatiao Padua und Carlos H. Monken, die dieses Experiment durchgeführt haben.
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
"Bei dem Experiment mit Doppelspalt und Viertelwellenplatten kenne ich nicht den Weg und werde ihn auch niemals kennen und dennoch habe ich auf der Photoplatte eine Glockenkurve... das hat mit dem Beobachter nicht im geringsten etwas zu tun oder mit dem was er weiß, denkt etc. "
Aber wir haben theoretisch die Möglichkeit anhand der Polarisation der Photonen nachträglich noch festzustellen, welchen Weg welches Photon genommen hat. Allein diese MÖGLICHKEIT genügt das Interferenzmuster zu zerstören.
Deine Aussage : ".....und werde ihn auch niemals kennen" ist so nicht in Ordnung. Wenn ich will, kann ich mir die Weginfo besorgen (qua Polarisationsmessung ).
Damit sind wir wieder bei meiner ursprünglichen Behauptung : "Solange die Möglichkeit besteht, dass theoretisch ausgelesen werden könnte, entsteht keine Interferenz." gelandet.
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
"nachträglich" ? Wie soll das funktionieren ? Kann ich mir die Weginfo noch nach der Aufzeichnung besagter Glockenkurve besorgen ??
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Beiträge: 1.177, Mitglied seit 18 Jahren
Zitat:
--
Aber wir haben theoretisch die Möglichkeit anhand der Polarisation der Photonen nachträglich noch festzustellen, welchen Weg welches Photon genommen hat. Allein diese MÖGLICHKEIT genügt das Interferenzmuster zu zerstören.
Deine Aussage : ".....und werde ihn auch niemals kennen" ist so nicht in Ordnung. Wenn ich will, kann ich mir die Weginfo besorgen (qua Polarisationsmessung ).
--

Das ist richtig, aber man sollte eben nicht vergessen, dass, falls ich mir die Weginformation über die Polarisationsmessung eben nicht besorge und das Photon seinen "Fingerabdruck" auf der Photoplatte hinterlässt, diese Information für mich auch nicht mehr zugänglich ist - und das alles eben ohne Interferenz.

Es ist also vollkommen richtig, wenn du sagst: "Wenn ich will, kann ich mir die Weginfo besorgen", aber das spielt meiner Meinung nach überhaupt keine Rolle, weil es auch nicht anders läuft, wenn du sie dir nicht besorgst.


Zitat:
--
"nachträglich" ? Wie soll das funktionieren ? Kann ich mir die Weginfo noch nach der Aufzeichnung besagter Glockenkurve besorgen ??
--

Nein, das geht nicht (zumindest ist mir nicht bekannt, wie es gehen sollte), du kannst aber mit verschränkten Photonen, zum Beispiel Photon A und B, noch ganz andere Spielchen machen. A schickst du durch den Doppelspalt mit Viertellwellenplatten und über B erhälst du die Welcher-Weg-Information oder löschst sie.

Zitat: "Das Paradox der verzögerten Wahl beruht nicht auf einer Veränderung der Geschichte, sondern auf einem Wechsel der Buchführung. Zwei verschränkte Photonen a und b werden von zwei Beobachtern separat aufgezeichnet. Beobachter A wiederholt das Experiment viele Male und stellt die Orte, wo die Photonen auftreffen, grafisch dar. Unabhängig von der Art der Messung, die Beobachter B wählt, erhält A eine Glockenkurve, die einem verwaschenen Lichtfleck entspricht. Wenn Beobachter B sich für eine Messung der horizontalen oder vertikalen Polarisation entscheidet, wird jedes seiner b-Photonen Welcher-Weg-Information über den verschränkten Zwilling enthalten. Dadurch werden die von A gemessenen a-Photonen in zwei Gruppen aufgespaltet: Eine ist durch Spalt 1 gegangen, die andere durch Spalt 2. Die Photonenzählung wird für jede dieser Gruppen eine leicht verschobene Glockenkurve ergeben.
Wenn Beobachter B sich für eine Messung der diagonalen Polarisation entscheidet, wird die Welcher-Weg-Information gelöscht. In diesem Fall können die verschränkten Photonen, die A gemessen hat, in zwei Gruppen getrennt werden: Die eine bildet Interferenzstreifen, die andere Anti-Streifen."

Kurzgefasst: Beobachter A erhält eine Glockenkurve und B erhält Informationen darüber, wie dieses Ergebnis von A aufgeteilt werden kann - entweder in zwei leicht verschobene Glockenkurven, oder in Interferenzstreifen und Anti-Streifen.
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
Hab den Spektrumartikel mittlerweile auch gelesen. Sehr interessant. Danke für den Tipp. Muss erst noch ein bißchen drüber nachdenken.
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
Der Spektrumartikel endet:
"Wir verstehen jetzt, dass für die Komplementarität im Doppelspaltversuch nicht etwa eine durch die Messung verursachte quantenmechanische Unbestimmtheit verantwortlich ist, sondern die Quantenverschränkung als notwendiger Teil des Messvorgangs selbst."

Soll heißen: Früher glaubte man die Interferenzen verschwänden, weil die Ortsmessungen ( durch welchen Spalt ist das Teilchen geflogen? ), die Welle zerstören würden. Diese Störung galt aufgrund der endlichen Größe des Planckschen Wirkungsquantums als unvermeidbar.
Mittlerweile weiß man, auch experimentel bestätigt, dass man Ortsmessungen so raffiniert durchführen kann ( über verschränkte Partnerteilchen ), dass der Wellencharakter dadurch nicht zerstört werden müsste, die Welle kann nämlich nachträglich wiederhergestellt werden, indem man die INFORMATION über den Weg mittels Quantenradierer wieder auslöscht.

Ich zitiere nochmal den Spektrumartikel: " Wenn die INFORMATION über die Trajektorie des Objekts ohne merkliche Störung gewonnen werden kann, dann sollte die INFORMATION verschwinden, weil die Komplementarität das verlangt. Doch wenn die INFORMATION anschließend ausradiert wird, sollte die Interferenz wiederkehren."

Das erlaubt mir nochmal darauf hinzuweisen, welche zentrale Rolle die Information zu spielen scheint.
Meines Erachtens ist Information die grundlegende Größe der Quantentheorie, die Grundsubstanz sozusagen, aus der sich alle anderen Größen ableiten lassen sollten.
Die Welt bestünde demnach nicht aus irgendwelchen Materieklümpchen, die sich durch Raum und Zeit bewegen, sondern aus Information.
Das soll keine metaphysische Behauptung sein, sondern einfach nur eine Arbeitshypothese, besser noch eine Setzung, ein Axiom. Keine Theorie beginnt voraussetzungsfrei.
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
"... Die Welt bestünde demnach nicht aus irgendwelchen Materieklümpchen, die sich durch Raum und Zeit bewegen, sondern aus Information. ..."

So sehe ich das auch.

Es entstehen nun neue Fragen dadurch. Zum Beispiel:
  • In welcher Art von "Medium" speichert sich die Information? Im Nichts kann sie sich nicht speichern. "Masse" und "Energie" sind nur mathematische Hilfsbegriffe, Zustände des selben Mediums, "keine Dinge an sich", würde Kant wohl sagen.
  • Die kleinste Information ist diejenige, die darüber informiert, welche von zwei Alternativen im Ist-Zustand ist (ja/nein, plus/minus etc.). Frage: Da es dazwischen keinen fließenden Zustand geben kann (sonst wäre das Informationspotential unendlich größer), könnte das nun darauf hinweisen, dass die Welt quantisiert ist? Erst kürzlich hatte man aufgrund der diffusen visuellen Erscheinung ferner astronomischer Objekte festgestellt, dass die Welt nicht quantisiert sein könne; wenn sie es tatsächlich wäre, müsste man in einer derart raumzeitlichen Distanz regelmäßige "Licht-Muster" erkennen können, so hieß es.
  • Wie kann sich beipielsweise positive Ladung (Information A) in Nullzeit in negative Ladung (Information B) umwandeln? Die Umwandlung müsste in Überlichtgeschwindigkeit stattfinden, damit keine Zwischenwerte entstünden während der Umwandlung. Entweder ist Überlichtgeschwindigkeit möglich, oder zwischen "Null und Eins" (oder "plus und minus") gibt es eine noch kleinere Quantisierung, dessen Zwischenwerte wiederum quantisiert sind, und so weiter, unendlich ... Unendliche Teilbarkeit bedeutet wiederum "Alles Ist Fließend".

Damit haben wir wohl lediglich die äußerste Schale einer unendlich großen Zwiebel angebohrt. Eine einfache allgemeine Weltformel müsste den Faktor "unendlich" beinhalten. Wie kann die Mathematik den Wert "unendlich" auflösen, ohne Rundungsfehler, ohne Restfehler akzeptieren zu müssen? Die Formel wäre -- ohne symbolische Tricks -- nicht perfekt. Oder doch?

|-|ardy
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Beiträge: 1.851, Mitglied seit 18 Jahren
Die Frage nach dem Trägermedium ist von dir metaphysisch, sprich ontologisch gemeint.
Du gehst davon aus, dass die Welt ja wohl aus etwas bestehen müsse.
Meines Erachtens
a) ( hardcore) : ist diese Ansicht falsch. Die Welt tut uns nicht den Gefallen aus etwas zu bestehen.
b) (schwache These ) bringt uns diese Herangehensweise nicht wirklich weiter.Die Welt könnte tatsächlich aus irgendetwas bestehen. Dieses Irgendetwas ist uns aber auf immer und ewig unerkennbar.

Hardy schreibt " Erst kürzlich hatte man aufgrund der diffusen visuellen Erscheinung ferner astronomischer Objekte festgestellt, dass die Welt nicht quantisiert sein könne..."
Ich glaube Bernhard hat zum erstenmal auf dieses Experiment hingewiesen. An näheren Einzelheiten wäre ich sehr interessiert. Der Schluss, den man aus diesen Beobachtungen zog war wohl, die RaumZeit dürfe nicht quantisiert sein.
Sollte sich dieser Verdacht erhärten wäre ich sehr überrascht. Gelinde ausgedrückt.

Meine Vision:
Das der Welt Zugrundeliegende sei Information. Ein Trägermedium brauchen wir nicht ( zu berücksichtigen ), sonst bräuchten wir ja eine Theorie dieses Trägermediums.
Aus der ( noch zu schaffenden) Quantentheorie der Information sollte sich einerseits eine materielle Welt ableiten lassen, andererseits aber auch das Phänomen Bewußtsein. Ich vermute, dass bei der Erzeugung von Bewußtsein aus Information zwangsweise immer ZEIT miterzeugt wird.
Bewußtsein ohne Zeit wäre demnach nicht möglich.
Bewußtsein und materielle Welt sollten komplementär sein.
Entweder kann ich Information als eine materielle Welt abbilden ( interpretieren ), oder als Bewußtsein. Beides zugleich ist nicht möglich.
Es wäre nach dieser "Logik" nicht möglich zu zeigen, wie aus Materie Bewußtsein entsteht. Kein Primat der Materie, kein Epiphänomenalismus.
Bewußtsein und Materie wären die beiden Seiten der gleichen Medaille namens Information.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Positive Ladung kann sich nicht in negative Ladung umwandeln. Das widerspräche dem Ladungserhaltungssatz.

Quanteninformation ist etwas komplizierter als klassische Information. Du kannst durch entsprechende Messungen auch erreichen, daß Du etwas zwischen dem "Teilchenmuster" und dem "Wellenmuster" bekommst, indem Du eine Änderung machst, die Dir bei einer Messung nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit sagt, ob das Teilchen nun links oder rechts durch ist. Beispielsweise könntest Du beim Licht-Doppelspalt die Polarisation des einen Photons um weniger als 90° drehen. Damit kannst Du stetig zwischen "reinem Wellenverhalten" (0°) und "reinem Teilchenverhalten" (90°) interpolieren.
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
"... widerspräche dem Ladungserhaltungssatz. ..."

Rodscher. Andere Frage: Wie lange dauert die Umwandlung von 100% Masse in 100% Energie bei einem einzigen und kleinsten heute bekannten Quant? Oder mal konkret formuliert: Wie lange dauert es bei einer Uran-Kernspaltung, bis aus einem "null" großen Gamma-Quant (nicht-existentem) ein "eins" großes Gamma-Quant enstanden ist? Geschieht das in Nullzeit, oder liegt da eine Reihe von weiteren Ereignissen dazwischen?

Oder: Wenn beispielsweise der Spin eines Elektrons als eine 1-Bit-Information betrachtet werden kann, und das Elektron plötzlich aufhört zu existieren indem es sich beim Zusammenprall mit einem Anti-Elektron in Strahlung umwandelt, wie lange dauert dann diese Umwandlung, geschieht sie in Nullzeit, oder gibt es noch so etwas wie eine (fließende?) Zwischenphase von 1 runter auf 0, also quasi von "Spin-X-Ja" auf "Spin-X-Nein"?

Was passiert eigentlich mit dem Spin des Elektrons, wenn es sich in ein Photon verwandelt?

Nebenbei (zu meiner Allgemeinbildung), warum spricht man eigentlich nur im höheren elektromagnetischen Frequenzbereich von "Photonen", warum nicht auch weit unterhalb des Infrarotbereichs, im langwelligen Rundfunkbereich und darunter? Hat das eher einen "umgangssprachlichen" Grund?
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Zitat:
Wie lange dauert die Umwandlung von 100% Masse in 100% Energie bei einem einzigen und kleinsten heute bekannten Quant?
Was ist "das kleinste heute bekannte Quant"?
Das Quant mit der kleinsten Masse? Das wäre das Photon, das ist aber masselos, und daher ist eine solche Zeit nicht definiert (ganz davon abgesehen, daß Photonen nicht zerfallen).
Das Quant mit der kleinsten nichtverschwindenden Masse? Das wäre das Neutrino -> stabil.
Vielleicht das leichteste instabile Teilchen? Das wäre IIRC das neutrale Pion, Ok, nehmen wir mal das.

Ok, wie lange dauert der Zerfall des Pions in (masselose) Photonen? Tja, eine Planckzeit, eine Sekunde oder ewig. Solange man nicht beobachtet, wird das Pion in einer Überlagerung von zerfallen und nichtzerfallen sein, wobei der nichtzerfallen-Anteil mit der Zeit exponentiell abnimmt. Beobachtet man nun, so findet man es entweder nichtzerfallen oder zerfallen vor, mit Wahrscheinlichkeiten, die sich aus der momentanen Überlagerung ergeben. Durch geeignete Dauer-Beobachtung kann man es sogar am Zerfallen hindern (Quanten-Zeno-Effekt). Kurz: Die Quantenmechanik erlaubt nicht, die Frage so wie gestellt zu beantworten, da die Aussage "das Pion ist zerfallen" meist genauso falsch ist wie "das Pion ist nicht zerfallen".

Dasselbe gilt für den Uran-Zerfall (Uran ist übrigens ein Alphastrahler). Wenn man nachschaut, dann findet man entweder ein unzerfallenes oder ein zerfallenes Atom. Aber bevor man nachgeschaut hat, war das Atom weder unzerfallen noch zerfallen (allerdings war es vermutlich noch sehr nahe am unzerfallenen Zustand, weil die Halbwertszeit vom Uran so lange ist.

Analoges gilt für die Annihilation von Elektron und Positron. Wenn Du nachschaust, und das Elektron und Positron noch vorfindest, dann haben sie sich noch nicht annihiliert, amsonsten schon. Die Wahrscheinlichkeit hängt davon ab, wie lange man nicht mehr nachgeschaut hat.

Der Spin bleibt übrigens dabei erhalten. Daher lebt das Positronium im Triplett-Zustand länger: Photonen haben Spin 1, zwei Photonen können aber nur zu Spin 0 und Spin 2 gekoppelt werden. Wenn also Elektron und Positron zusammen Spin 1 haben, dann müssen drei Photonen erzeugt werden.

Zu den nieder- und hiochfrequenten Wellen/Photonen: Rundfunkphotonen haben so eine geringe Energie, daß sie nicht einzeln nachweisbar sind. Daher sieht man bei Rundfunkstrahlung nur den Wellencharakter des elektromagnetischen Feldes. Harte Gammaphotonen hingegen haben so hohe Energie, daß man den Wellencharakter fast nicht mehr sehen kann: Sie verhalten sich fast wie (masselose) klassische (aber natürlich relativistische) Teilchen. Sichtbares Licht ist gerade in jenem Zwischenbereich, in dem man sowohl die Teilchen- als auch die Welleneigenschaften recht gut nachweisen kann (glücklicherweise, denn unsere Augenoptik beruht auf dem Wellencharakter, während die Sehzellen den Quantencharakter ausnutzen).
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Möglicherweise haben wir hier ein Missverständnis. Ich meinte nicht die Zeitspanne bis zum "Beginn" des Zerfalls; also sozusagen nicht die Intervalle zwischen den Klicks des Geigerzählers.

Ich meinte vielmehr den Vorgang des Zerfalls an sich, sozusagen die Länge des Klickgeräusches (symbolisch gemeint, klar, das ist nur ein akustischer Kunstgriff), ich meine also den Zerfallvorgang im kleinsten heute erfahrbaren Detail, genau die Zeitspanne zwischen dem vorigen und nachherigen Zustand. Wenn diese der Planckzeit entspräche, würde mir das einleuchten. Wenn das so beantwortbar ist, komme ich zum nächsten Punkt: Und da fällt es mir dann schwer zu beurteilen, ob man die Planckzeit als so etwas wie eine "Nullzeit" betrachten kann. Sie ist etwas urplötzliches, und dennoch nicht unendlich kurz.

Ich gehe davon aus, dass man indirekt die Planckzeit bestimmen kann, ohne durch Beobachtung das Experiment zu stören. Somit gehe ich auch davon aus, dass man beim Pion die besagte Zeitspanne exakt zwischen "vorher und nachher" bestimmen kann. Wenn das genau die Planckzeit ist, ist damit meine Frage beantwortet.


"... Uran ist übrigens ein Alphastrahler ..."

Ich dachte bei der Uran-Kernspaltung (wie bei der Hiroshima-Bombe) entsteht Gammastrahlung? Oder verwechsle ich das jetzt mit der Kernfusion bei der Wasserstoffbombe?


"... unsere Augenoptik beruht auf dem Wellencharakter, während die Sehzellen den Quantencharakter ausnutzen ..."

Interessante Sichtweise, im wahrsten Sinne des Wortes!


"... Das wäre IIRC das neutrale Pion ..."

Das neutrale Pion heißt "If-I-Recall-Correctly"? [Scherz] :-)
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Zara schreibt: "... Entweder kann ich Information als eine materielle Welt abbilden ( interpretieren ), oder als Bewußtsein. Beides zugleich ist nicht möglich. ..."

Darüberhinaus, was meinst Du gegenwärtig, gibt es nur ein Bewusstseiendes oder mehrere Bewusstseiende zugleich? Ich meine, ich kann das inzwischen einleuchtend, kurz und knapp beantworten, ganz ohne metaphysische Spekulation. Das solipsistische Problem, wenn ich es trotz allem so nennen darf, ist ganz einfach aufzulösen. Soll ich? :-)
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Man muß unterscheiden zwischen dem, was Uran normalerweise macht (Alphastrahlung, und ich glaube auch noch ganz wenige spontante Spaltungen), und dem was bei der Kernreaktion passiert (Neutronen spalten Kerne, dabei entstehen "Kerntrümmer" (sprich, ein ganzer Zoo an kleineren Kernen), Neutronen (die dann weitere Atome spalten) und sicher auch noch jede Menge anderer Strahlung.

Auch beim Alphazerfall von Uran dürfte man Gammastrahlung messen: Nach dem Alpha-Zerfall wird der Tochterkern i.A. nicht im Grundzustand sein, in diesen geht er durch Aussenden von Gammastrahlung über.

Die Produktion von Gammastrahlung ist eigentlich nicht wesentlich anders als die Produktion von Licht in der Atomhülle: Ein Atomkern ist in einem angeregten Zustand und geht in den Grundzustand (oder einen niedrigeren angeregten Zustand) über, unter Aussendung eines Photons. Nur daß eben im Kern die Energien so groß sind, daß dieses Photon ein Gammaquant ist. Insbesondere ist nach dem Gammazerfall der Kern noch dasselbe Isotop desselben Elements, im Gegensatz zu den sonstigen Zerfallsarten.

Ok, nach diesem Exkurs zum Uran zurück zur eigentlichen Frage des Zerfalls:

Der Punkt ist eben, daß die Frage "ist das Atom bereits zerfallen" nicht mit ja oder nein beantwortet werden kann, solange ich nicht nachschaue. Und wenn ich nachschaue, dann lautet die Antwort eben zufällig "ja" oder "nein", mit entsprechenden Wahrscheinlichkeiten.

Der Zustand des "im Zerfall befindlichen" Atoms lautet (a(t)|unzerfallen> + b(t)|zerfallen>), wobei |a(t)|²+|b(t)|²=1 und |a(t)| für längere Zeiten exponentiell abnimmt. Wenn man nachschaut (=mißt), ob das Atom bereits zerfallen ist, dann geht der Zustand mit Wahrscheinlichkeit |a(t)|² in |unzerfallen> und mit Wahrscheinlichkeit |b(t)|² in |zerfallen> über, um sich dann wieder nach einer Gesetzmäßigkeit wie oben stetig zu verändern. Was da die "Zeitdauer des Zerfalls an sich" sein soll, ist mir nicht ganz klar, ich vermute, die läßt sich schlicht nicht definieren.
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Danke für die ausführliche Antwort.

In welchen experimentellen oder theoretischen Bereichen ist das Wissen über die genaue Planckzeit nun anwendbar? Auf welche Vorgänge kann ich die Planckzeit beziehen, anwenden, wenn nicht beispielsweise bei konkreten, "urplötzlichen" Veränderungen in den Konstellationen des Quantenkosmos? Wie kam man auf die Planckzeit und wofür steht sie, außer dass sie Max gewidmet ist?
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Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
P.S.: Ich dachte, mit "Uran ist übrigens ein Alphastrahler" wolltest Du darauf hinweisen, dass man mit Uran keine Gamma-, sondern nur Alphastrahlung erzeugen kann.
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