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Materie - Antimaterie

Thema erstellt von Stueps 
Beiträge: 952, Mitglied seit 9 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2256-16:
Hallo Stueps,

zwei unreflektierte, spontane Gedanken zu deinen Einwänden, u.a. aus Beitrag Nr. 2256-13:

Es ist ähnlich wie beim Billardspiel: Das Elektron wird durch "Stoß" mit dem Photon in eine andere Orts- und Zeitrichtung abgelenkt. Das einlaufende Photon wird dabei nicht vernichtet, sondern (ebenfalls örtlich und zeitlich; man würde es gar nicht merken) in dieselbe Richtung zurückreflektiert, aus der es gekommen ist.

Das "Elektron, das rückwärts in der Zeit läuft" ist ein neues Paradigma gegenüber der Standardphysik. Statt der Energieerhaltung (Standardphysik) gälte im neuen Paradigma, dass (Strahlungs-)Energie dazu verwendet wird, die (örtliche und zeitliche(!) Bewegungsrichtung eines Teilchens umzukehren.

Ein Teilchen könnte mithilfe eines Photons die "Lichtgeschwindigkeitsbarriere" durchtunneln. Normalerweise kann ein Teilchen die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen. Jenseits dieser Grenze würde es jedoch (theoretisch) örtlich wieder langsamer als das Licht, dafür aber in der Zeit rückwärts laufen. In der Theorie wurden bereits Teilchen postuliert, die diese Eigenschaften haben (Tachyonen). Vielleicht stellt ein Positron nichts anderes als solch ein Tachyon dar.

Hallo, Claus!

Tachyonen bewegen sich IMMER schneller als c, richtig. Aber das Problem ist die Lichtgeschwindigkeit selbst, c kann nicht erreicht werden, weder von „dahinter“, also von hypothetischen Tachyonen, noch von „unserer“ Seite der Barriere her.

Man muss unendlich viel Energie aufwenden, um c zu erreichen: Um „normale“ Teilchen zu beschleunigen, aber auch, um Tachyonen abzubremsen. Und es geht nicht „nur“ um den Energieaufwand, sondern vor allem um die Informationsübermittlung. Es muss dem Tachyon „mitgeteilt“ werden, dass es auf einmal als Elektron zu erscheinen hat. Das Tachyon bewegt sich eigentlich mit unendlicher Geschwindigkeit, als Pendant zum Stillstand auf „unserer“ Seite. Woher sollte die Energie kommen, um es zumindest erst mal auf nahe c abzubremsen?

WENN es die Tachyonen gäbe und sie – wie auch immer – auf „unserer“ Seite des Kosmos wirkten, wäre die Kausalität außer Kraft gesetzt.

Wie sollte z. B. die Information „habe Elektron-Positron-Paar erzeugt“ – und ich meine keine „natürlichen“ Prozesse, die ständig ablaufen, sondern willkürliche, durch das Experiment erzeugte – in die Zukunft geraten sein? Auch, wenn es nur EIN Teilchen ist, das sich eben in der Zeit vor- bzw. zurückbewegt – es hätte als Elektron keine Vergangenheit, müsste aber als Positron aus einer unendlichen Zukunft kommen. Und noch mehr: Wir verhindern, dass sich das Paar wieder zerstrahlt – sollen wir wirklich annehmen, das Positron bewege sich im Magnetfeld, in dem es gefangen ist, rückwärts in der Zeit, während es doch ganz offensichtlich unserem Zeitpfeil unterworfen ist?

Ich für mein Teil könnte dem für den Bereich in der „reinen Quantenwelt“ zustimmen, wenn nach der Theorie dort Raum und Zeit tatsächlich unbestimmt sind, aber es bliebe bei einem „als ob“, eben, weil die Zeit in den Größenordnungen von Planckzeit und- länge unbestimmt ist. Das ist für mich nämlich der Kern des Ansatzes von Feynman: „ALS OB das Positron in der Zeit zurückliefe“, es ist eine Interpretation. Die Feynman-Diagramme stellen schließlich keine realen, sondern rein abstrakte Räume dar.

Wir leben aber in einer Welt, deren Zeiten und Räume nicht unbestimmt sind.
Gruß Henry
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Struktron schrieb in Beitrag Nr. 2256-18:
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-15:
Die Wellenfunktion ist doch reine Quantenmechanik, also nicht neu, Strukturons Ansatz geht aber ganz offensichtlich nicht aus den Erkenntnissen der Quantenmechanik hervor, er legt eine "eigene" Struktur zugrunde, was ja völlig ok geht, aber die Notwendigkeit bezweifle ich. Das Zitat geht ja weiter: "... weil die Anziehung eine Beschreibung im Schwerpunktsystem hervorruft."
Das ist alles noch Quantenmechanik oder exakter Quantenfeldtheorie. Deren mathematischen Ausdrücken liegt ewas Reales zugrunde. Mit einem Vergleich zur Entstehung der Thermodynamik aus der kinetischen Gastheorie kommt die anschauliche Interpretierungsmöglichkeit. Stichwort "Mean field ...".
Zwischen positiver und negativer Ladung gibt es Anziehung. Die Relativitätstheorie lehrt uns, dass die Geschwindigkeiten, auch nach der Beschleunigung so wie im Schwerpunktsystem betrachtet werden können. Dann passen die Wellenfunktionen genau übereinander und können sich gegenseitig auslöschen. Übrige Energie geht ins Photon...

MfG
Lothar W.

Sorry, Lothar,

aber die Quantenmechanik (Quantenfeldtheorie) verlässt uns im Unbestimmten der Planckgrößen. Ich kann nicht sehen, wie sie plötzlich "unterhalb" wieder gültig sein sollte. Es hilft doch nichts, Erkentnisse der klassischen Physik einfach "herunter zu rechnen"!
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Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-20:
aber die Quantenmechanik (Quantenfeldtheorie) verlässt uns im Unbestimmten der Planckgrößen. Ich kann nicht sehen, wie sie plötzlich "unterhalb" wieder gültig sein sollte. Es hilft doch nichts, Erkentnisse der klassischen Physik einfach "herunter zu rechnen"!
Denk mal an die Zitterbewegung, für die es jetzt sogar experimentelle Nachweise gibt.
Die Unschärferelation drückt die Unsicherheit bei kleinen Größen aus. Alles, was wir beobachten, sind unscharfe Phänome, welche erst durch das Aufsammeln, also einfache Addition oder physikalischer ausgedrückt Superpositionen, schärfere Werte erhalten.
Bei den unbestimmten, nur durch Wahrscheinlichkeiten erfassbaren, Streuwinkeln ist der Zusammenhang mit der Thermodynamik leicht vorstellbar. Bei Dirac oder Jordan (Pascual Jordan, Anschauliche Quantentheorie) war das Korrespondenzprinzip noch allgegenwärtig. Dirac widmete einen großen Teil seines "The principles of quantum mechanics" Kollisionen (8 COLLISION PROBLEMS). Und in diesem Buch erklärt er neben seinem Bra-Ket-Formalismus auch die Deltafunktionen. Diese sind über Knickfunktionen und Heavidesche Sprungfunktion ableitbar (in Schmutzers "Grundlagen der theoretischen Physik" nachzulesen) und Knickfunktionen beschreiben abrupte Geschwindigkeitsänderungen.

MfG
Lothar W
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Stueps (Moderator)
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Guten Morgen Claus,

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2256-16:
Es ist ähnlich wie beim Billardspiel: Das Elektron wird durch "Stoß" mit dem Photon in eine andere Orts- und Zeitrichtung abgelenkt. Das einlaufende Photon wird dabei nicht vernichtet, sondern (ebenfalls örtlich und zeitlich; man würde es gar nicht merken) in dieselbe Richtung zurückreflektiert, aus der es gekommen ist.

Ich schweife mal kurz ab, und äußere auch einmal ein paar unreflektierte Gedanken.
Mir kommt zu dem ganzen Szenario eine sehr vage Idee: Vielleicht ist es unsere "raumzeitliche Sicht", die zumindest mir so viele Schwierigkeiten bereitet.Vielleicht könnte man eine "Sicht des Photons" behandeln, aus der raumzeitliche Konzepte keinen Sinn machen. Ein paar sehr einfache Regeln ableiten, die ohne Zeit und Raum auskommen, und Paarentstehung und -vernichtung beschreiben.

Oder genau anders herum:

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2256-16:
Ein Teilchen könnte mithilfe eines Photons die "Lichtgeschwindigkeitsbarriere" durchtunneln. Normalerweise kann ein Teilchen die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen. Jenseits dieser Grenze würde es jedoch (theoretisch) örtlich wieder langsamer als das Licht, dafür aber in der Zeit rückwärts laufen.

Ganz allgemein hege ich schon seit Jahren den Gedanken, dass alles was ist, "lediglich" raumzeitliche Effekte sind (Hans-Peter Dürr beschrieb in einem Vortrag mal sinngemäß eine elektromagnetische Welle als ein "Loch im Vakuum", ein Bild, welches mir außerordentlich gut gefiel).
Nach dem Motto: Raumzeit äußert sich so und so (beispielsweise als Elektron oder Photon), wenn diese und jene Gegebenheiten herrschen.
So wäre beispielsweise nach meinen Gedanken ein Photon besagtes "Loch" welches sich für uns mit c fortbewegt, weil es die Raumzeit selbst ist, die sich für uns mit c ausdehnt. So würde das "Loch" quasi von uns mit c "fortgetragen", bewegt sich in der Raumzeit an sich jedoch selbst nicht.
Alles wildes Zeug, aber es fiel mir gerade ein. Ab morgen habe ich wieder mehr Zeit, und werde etwas konkreteres zu deinen Gedanken schreiben.

Hallo Struktron,

ich habe deine Beiträge im Blick, werde eventuell morgen dazu etwas schreiben.

Aber dann nicht mitten in der Nacht. Meine Güte, das frühe Aufstehen nervt, das könnt ihr euch gar nicht vorstellen!

Beste Grüße
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Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 21.09.2016 um 04:22 Uhr.
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Struktron schrieb in Beitrag Nr. 2256-21:
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-20:
aber die Quantenmechanik (Quantenfeldtheorie) verlässt uns im Unbestimmten der Planckgrößen. Ich kann nicht sehen, wie sie plötzlich "unterhalb" wieder gültig sein sollte. Es hilft doch nichts, Erkentnisse der klassischen Physik einfach "herunter zu rechnen"!
Denk mal an die Zitterbewegung, für die es jetzt sogar experimentelle Nachweise gibt.
Die Unschärferelation drückt die Unsicherheit bei kleinen Größen aus. Alles, was wir beobachten, sind unscharfe Phänome, welche erst durch das Aufsammeln, also einfache Addition oder physikalischer ausgedrückt Superpositionen, schärfere Werte erhalten.

...
MfG
Lothar W

Morgen, Lothar!

Die Quantenwelt ist weitaus seltsamer als z. B. die SRT mit ihrer „simplen“ Zeitdilatation!

Auf jeden Fall ist das „Zittern“ von Quantenobjekten noch beobachtbar – auch wenn es sich bei der Bestätigung durch die Beobachtung nicht um ein tatsächliches Verhalten handelt, wie es Dirac vorhersagt und in der „Natur“ vorkommen soll, sondern um eine „Simulation“ mit Ionen im Experiment, wobei es um die angepasste Schrödinger Gleichung geht. Aber bitte – nicht das ich hier wirklichen Einblick hätte!

Jedenfalls bedeutet die Beobachtbarkeit, dass es sich um Vorgänge handelt, die noch weit, weit über der Plancklänge liegen, die ist mit Sicherheit um das 10 hoch 10fache kleiner. Ich wüsste auch nicht, was das mit deinem zugrunde liegenden Substrat zu tun haben soll.

Soweit ich das grob verstehe, kommt hier zum Vorschein, dass auch Elementarteilchen in der Quantenmechanik durch eine Wellenfunktion beschrieben werden.

Das „Zittern“ kann sogar mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen, weil tatsächlich keine Masse bewegt wird. Es ist eine Bewegung um die Nullpunktenergie des Vakuumfeldes herum, genauer gesagt eine Wechselwirkung der Wellenfunktionen, wobei die Wellenfunktion ständig vom negativen zum positiven Energieniveau wechselt. Es ist eine konkrete Folge davon, dass die Energie eines Systems nicht beliebig genau bestimmt werden kann – und das wäre sie, wenn sie genau „null“ wäre (auch ein vollkommen leeres Feld ist nicht mit null Energie bestimmbar). Das hat nichts mit Superposition oder Aufsummieren zu tun, das ist eine grundlegende Eigenschaft der Natur in der Größenordnung von Quanten, sieh Heisenbergsche Unschärferelation.

Gruß Henry
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Die Frage lautet ja immer noch, weshalb Teilchen und Anti-Teilchen zerstrahlen, wenn sie aufeinander treffe.

Ich denke, ein guter Ansatz ist die Symmetrie. Den Urknall vorausgesetzt begann alles hochsymmetrisch. Symmetrie scheint also ein Zustand zu sein, den das Universum bevorzugt (wie es ausschaut, wird es am Ende von Allem ähnlich symmetrisch sein, wenn alles zerstrahlt ist und jede Information in einem Einheitsbrei verschwunden ist).

Aus verschiedenen Symmetriebrüchen gingen die einzelnen Kräfte hervor und es erschienen Materie und Anti-Materie – die sich aber sofort wieder zerstrahlten. Aber es erschien nie Materie oder Anti-Materie allein. So ist es auch noch heute – bei den richtigen Bedingungen, relativistischen Bedingungen, entstehen auch heute Teilchen UND Anti-Teilchen aus Strahlung, nie Teilchen oder Anti-Teilchen allein. So z. B. wenn geladene Teilchen extrem beschleunigt werden, erscheinen über E=mc² Teilchen – Anti-Teilchen (weil beschleunigte, geladene Teilchen Photonen aussenden).

Eine der ganz großen Fragen ist natürlich, warum die Materie übrigblieb, wenn doch Materie und Anti-Materie sich liebend gern gegenseitig zerstrahlen, ineinander aufgehen. Es muss wohl eine winzige, winzige Asymmetrie gegeben haben – es steht eine Milliarde Photonen gegen EIN Materieteilchen! Wie gesagt, ein großes Rätsel.

Jedenfalls aber scheint es eine tiefe Symmetrie zu geben, der Teilchen und Anti-Teilchen gehorchen, wenn man ihnen Gelegenheit gibt.

Symmetrie – das hört sich nicht gerade wissenschaftlich an, aber das ist eine ganz entscheidende Erkenntnis in der Physik, dass vieles aus Symmetriegründen heraus zu verstehen ist.

Das alles ist ganz klar auch keine Antwort auf eine „Warum-Frage“, aber vielleicht ist es ein Hinweis, dass es nicht anders sein KANN.

Mfg Henry
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Hallo Henry,
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-23:
Die Quantenwelt ist weitaus seltsamer als z. B. die SRT mit ihrer „simplen“ Zeitdilatation!
Ja, uns allen fehlt wohl ein tieferes Verständnis.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-23:
Auf jeden Fall ist das „Zittern“ von Quantenobjekten noch beobachtbar – auch wenn es sich bei der Bestätigung durch die Beobachtung nicht um ein tatsächliches Verhalten handelt, wie es Dirac vorhersagt und in der „Natur“ vorkommen soll, sondern um eine „Simulation“ mit Ionen im Experiment, wobei es um die angepasste Schrödinger Gleichung geht. Aber bitte – nicht das ich hier wirklichen Einblick hätte!

Jedenfalls bedeutet die Beobachtbarkeit, dass es sich um Vorgänge handelt, die noch weit, weit über der Plancklänge liegen, die ist mit Sicherheit um das 10 hoch 10fache kleiner. Ich wüsste auch nicht, was das mit deinem zugrunde liegenden Substrat zu tun haben soll.
Beim Substrat des Vakuums kann es sich entweder um etwas Kontinuierliches handeln, wie das Einstein annahm und was er als Molluske bezeichnete, oder diskrete Objekte, die sich bewegen und zwischen sich tatsächlich nichts haben. Deren Wechselwirkung erfolgt bei der Berührung durch einen Geschwindigkeitstausch, weil die vorherige unbehinderte Bewegung nicht mehr weiter erfolgen kann, wo sie durch den Stoßpartner behindert wird. Die Größe der diskreten Objekte kann man abschätzen. Unsere Quantenphysik funktioniert gut bis zu Größenordnungen von etwa 10-12cm. Bei kleineren Größen wird es schwieriger. Die Schrödingergleichung ist erraten und soll (bisher) nicht herleitbar sein. Ebenso die Diracgleichung. In beiden kommt eine manchmal als verschmierte Materie bezeichnete Schwankung vor. Zur Beschreibung eignen sich Diracsche Deltafunktionen. Nimmt man das kontinuierliche Medium als Denkansatz, muss die komplizierte Distributionentheorie heran gezogen werden. Nimmt man einen Ansatz mit diskreten Objekten, stellt sich die Frage nach deren Größenordnung. Das gilt für Strings, Quantenschaum,... und auch für einfache Kugeln. So komme ich auf die Verwendung der Plancklänge, wie auch in den anderen Ansätzen.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-23:
Soweit ich das grob verstehe, kommt hier zum Vorschein, dass auch Elementarteilchen in der Quantenmechanik durch eine Wellenfunktion beschrieben werden.
Ja, mit der Schrödingergleichung und relativistisch mit der Diracgleichung oder der Klein-Gordon-Gleichung.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-23:
Das „Zittern“ kann sogar mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen, weil tatsächlich keine Masse bewegt wird. Es ist eine Bewegung um die Nullpunktenergie des Vakuumfeldes herum, genauer gesagt eine Wechselwirkung der Wellenfunktionen, wobei die Wellenfunktion ständig vom negativen zum positiven Energieniveau wechselt. Es ist eine konkrete Folge davon, dass die Energie eines Systems nicht beliebig genau bestimmt werden kann – und das wäre sie, wenn sie genau „null“ wäre (auch ein vollkommen leeres Feld ist nicht mit null Energie bestimmbar). Das hat nichts mit Superposition oder Aufsummieren zu tun, das ist eine grundlegende Eigenschaft der Natur in der Größenordnung von Quanten, sieh Heisenbergsche Unschärferelation.
Ja, das sehe ich auch so. Die Felder werden nach meinem Ansatz alle aus den gleichen kleinsten Kugeln gebildet. Das ist so wie in der Thermodynamik und deutet wegen deren komplizierter Beschreibung von Turbulenzen,... auf noch gewaltigen hinein zu steckenden Aufwand hin. Fürs Verständnis liefert es aber bessere Ansätze als die Kontinuumstheorie, welche nur mathematisch argumentiert.

MfG
Lothar W.
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Struktron schrieb in Beitrag Nr. 2256-25:
Hallo Henry,
... siehe dort

MfG
Lothar W.

Hi, Lothar!

Ich glaube, unsere Ansichten kommen nicht so ganz zueinander.

Zunächst, Schau mal z. B. hier zur Herleitung der Dirac-Gleichung:
http://www.physik.uni-oldenburg.de/Docs/home/semina...

Und der Schrödinger-Gleichung:
http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC3/Kap_II/Schroe...
(Wobei ich für mich nicht behaupte, ich könne den mathematischen Formalismen folgen!)
Zudem denke ich, dass es für bestimmte, ganz grundlegende Annahmen gar keine Herleitung geben KANN. Man muss sich dann auf Beobachtung, also auf Daten aus dem Experiment berufen.

Wenn wir akzeptieren, dass es gar keine Teilchen im klassischen Sinne gibt, wir also die Quantenmechanik als korrekt annehmen, ist die Situation nach meinem Verständnis doch folgende:

Grundlegend sind Felder, und was wir als „Teilchen“ bezeichnen, sind Anregungen dieser Felder. So z.B. ist das Elektron eine „Anregung“ des Elektronenfeldes, ein Proton des Protonfeldes usw., ganz nach der Quantenfeldtheorie. „Materieteilchen“ werden als Welle betrachtet, genauso, wie die „Teilchen“ der Kräfte, z. B. das Photon oder das Gluon als Welle, als Anregung eines Feldes betrachtet werden, also als Anregung des elektromagnetischen bzw. des Feldes der Starken Wechselwirkung (Starke Kernkraft).

Wenn wir von dieser Voraussetzung ausgehen (es gibt gar keine Teilchen) ist es natürlich sinnlos, nach einem kleinsten, beobachtbaren Teilchen zu suchen. Eine Beobachtung im Bereich des „Kleinsten“ ist immer eine Wechselwirkung (genau genommen ist es auch im Makroskopischen nicht anders, was ich sehe, ist eine Wechselwirkung mit Photonen).

Wir „sehen“ ein Elektron, weil eine Beobachtung auf dem Austausch von Photonen beruht, also auf der elektromagnetischen Wechselwirkung. Ein Photon trägt aber Energie, und die Stärke seiner Energie hängt von seiner Wellenlänge ab. Das heißt, je mehr ich den Raumbereich der Anregung einschränke, desto kleiner wird die Wellenlänge der zur Beobachtung benutzten Photonen. Aber damit steigt die verwendete Energie, was natürlich Grenzen hat. Die „nähere“ Beobachtung ist also durch die Energiestärke begrenzt – je kleiner, des mehr Energie muss aufgewendet werden (deshalb sind Collider ja so groß!), und eine Wolke aus virtuellen Teilchen verhindert ebenfalls eine beliebig nahe Beobachtung.

Denn es gibt noch einen anderen Grund, der vielleicht wichtiger ist: Das Elektron ist ständig von einer Wolke aus virtuellen Elektron-Positron-Paaren umgeben, es wechselwirkt quasi mit sich selbst (Vielleicht schubst es sich als Anregung eines Feldes ja ständig selbst in die Realität!). Weil es die Positronen – die ja positiv geladen sind – anzieht und die Elektronen abstößt, sieht es so aus, als ob es von einer Elektronenwolke umgeben wäre. Man kommt dem Elektron einfach nicht näher.

All diese Annahmen sind aufs Äußerste genau bestätigt, es gibt also nicht den geringsten Grund, nach irgendwelchen „Kugeln“ zu suchen, die zudem nie nachweisbar und außerdem noch ein unnötiger Rückgriff auf die klassische Physik wären. Vielleicht ist es einfach nur schwer, sich von der Illusion einer festen Materie zu lösen.

Wir haben Felder und ihre Anregungen, das ist es! Jedenfalls ist das meine Ansicht.

Noch ein letztes vielleicht: Was du als „verschmiert“ bezeichnest, ist eine Eigenschaft der Quantenobjekte, die sich durch keinerlei Maßnahme verhindern lässt. Mit „klein“ sind hierbei wirklich Raumregionen gemeint. Raum ist aber nie wirklich leer, es sind immer Felder vorhanden, sei das Vakuumfeld oder das Higgs-Feld. Es kommen also immer die Paare Impuls-Ort und Energie-Zeit ins Spiel. Daraus ergibt sich die Unschärfe. Eine Messung im ansonsten leeren Raum ist immer eine Messung von wenigstens Ort und Zeit bezüglich eines Feldes. Und es ist Feldern – nach der Quantenmechanik – inhärent, keine beliebig genaue Aussage über die Messwerte an einem Ort bzw. zu einer Zeit machen zu können. Und die absolute Grenze sind Planck-Länge und Planck-Zeit. Darunter ist nichts, worüber man reden könnte.

Der Aussage, unsere Quantenphysik funktioniere nur bis zu einer Größenordnung von 10 hoch minus 12-cm kann man auf keinen Fall zustimmen. Jeder Atomkern ist um Größenordnungen kleiner, ganz zu schweigen von seinen Bestandteilen. Um das Higgs-Teilchen nachzuweisen, liegt man bei 10 hoch minus 18 Metern wenn ich richtig liege.

Unsere Nachweisgrenze liegt nicht an den Größenordnungen, sondern an dem Aufwand an Energie. Es geht ja auch gar nicht darum, ein Elektron selbst nachzuweisen – geschenkt, wenn es die Dinger gar nicht gibt – sondern um Eigenschaften wie Impuls, Ladung, Spin usw..

Gruß Henry
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Hallo Henry,
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-26:
Ich glaube, unsere Ansichten kommen nicht so ganz zueinander.
Sie sind mMn überhaupt nicht so weit voneinander entfernt.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-26:
Zunächst, Schau mal z. B. hier zur Herleitung der Dirac-Gleichung:
http://www.physik.uni-oldenburg.de/Docs/home/semina...

Und der Schrödinger-Gleichung:
http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC3/Kap_II/Schroe...
(Wobei ich für mich nicht behaupte, ich könne den mathematischen Formalismen folgen!)
Die oft gelesene Behauptung, dass beide Gleichungen nicht herleitbar sind, teile ich ja auch nicht. Danke für die Links, einige ähnliche Herleitungen habe ich auch gefunden. In meinem DSM.pdf habe ich auch Quellen angegeben.
Dem Folgenden stimme ich voll zu, schön geschrieben.

Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-26:
:
:

Wir haben Felder und ihre Anregungen, das ist es! Jedenfalls ist das meine Ansicht.

Noch ein letztes vielleicht: Was du als „verschmiert“ bezeichnest, ist eine Eigenschaft der Quantenobjekte, die sich durch keinerlei Maßnahme verhindern lässt. Mit „klein“ sind hierbei wirklich Raumregionen gemeint. Raum ist aber nie wirklich leer, es sind immer Felder vorhanden, sei das Vakuumfeld oder das Higgs-Feld. Es kommen also immer die Paare Impuls-Ort und Energie-Zeit ins Spiel. Daraus ergibt sich die Unschärfe. Eine Messung im ansonsten leeren Raum ist immer eine Messung von wenigstens Ort und Zeit bezüglich eines Feldes. Und es ist Feldern – nach der Quantenmechanik – inhärent, keine beliebig genaue Aussage über die Messwerte an einem Ort bzw. zu einer Zeit machen zu können. Und die absolute Grenze sind Planck-Länge und Planck-Zeit. Darunter ist nichts, worüber man reden könnte.
Ja, Felder und Strukutren darin. Meine Vereinfachung ist die Vorstellung, dass diese Felder alle aus ein und dem selben kleinsten Objekt gebildet werden, als effektive Felder. Damit kann man spielen und mit der einfachen Wechselwirkung des Geschwindigkeitstauschs simulieren. Nun entsteht erst einmal die Maxwell-Boltzmannsche Geschwindigkeitsverteilung und dann ergibt sich auf einfache Art der Wert der Feinstrukturkonstante, wodurch die elektromagnetischen Phänomene erklärt werden (Maxwell). Freie Weglängen bieten einen Ansatz für die starke Wechselwirkung und den Zusammenhalt von Strukturen, welche wir als Elementarteilchen bezeichnen. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ergibt sich durch die Thermalisierung und die Größe h durch die Ausdehnung der kleinsten Objekte.
Nun wird normalerweise die gesamte Physik auf der Superponierbarkeit und sehr häufigen Differenzbarkeit verwendeter Funktionen aufgebaut. Dirac zeigte aber, dass dem Grenzen gesetzt sind und führte seine Deltafunktionen ein.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-26:
Der Aussage, unsere Quantenphysik funktioniere nur bis zu einer Größenordnung von 10 hoch minus 12-cm kann man auf keinen Fall zustimmen. Jeder Atomkern ist um Größenordnungen kleiner, ganz zu schweigen von seinen Bestandteilen. Um das Higgs-Teilchen nachzuweisen, liegt man bei 10 hoch minus 18 Metern wenn ich richtig liege.
Dem stimme ich zu. Was ich ausdrücken wollte, ist nur, dass in der Quantenfeldtheorie und auch in der ART nach unten hin Beschränkungen eingeführt wurden, welche bei den Rechnungen erst zulässige Ergebnisse ermöglichen. Selbst nachvollzogen habe ich solche Rechnungen auch nicht (und fühle mich damit auch überfordert), glaube aber, dass das stimmt. Renormierung, Abschneidefaktoren,... sind Stichworte dazu. Die angenommene Größenordnung von Strings entspricht auch der Plancklänge. Mein einfacher Ansatz ist heutzutage mit einem PC nachvollziehbar und liefert Zahlenwerte, welche sonst nur über Messwerte bekannt sind.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-26:
Unsere Nachweisgrenze liegt nicht an den Größenordnungen, sondern an dem Aufwand an Energie. Es geht ja auch gar nicht darum, ein Elektron selbst nachzuweisen – geschenkt, wenn es die Dinger gar nicht gibt – sondern um Eigenschaften wie Impuls, Ladung, Spin usw..
Und diese Strukturen müssen nachvollziehbar im Substrat des Vakuums erzeugbar sein. Egal aus was dieses Substrat besteht.
MfG
Lothar W.
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Stueps (Moderator)
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Hallo Claus, hallo Leute,

habe bei Wikipedia eben nochmal den Artikel zur Paarbildung durchgelesen, und bin dort auf ein Missverständnis meinerseits gestoßen:

Zitat:
Dass die Bildung eines Elektron-Positron-Paares nur bei Wechselwirkung des Photons mit einem Teilchen (hier dem Atomkern), aber nicht im Vakuum beobachtet wird, lässt sich mit der allgemeingültigen Impulserhaltung erklären.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik)
Link funktioniert nicht richtig, da die letzte Klammer nicht eingebunden wird. Warum, weiß ich nicht. Man kommt jedoch mit wenigen Klicks zum richtigen Artikel.

Bisher glaubte ich, dass nur ein Photon ausreichender Energie allein benötigt wird, um massebehaftete Teilchen erzeugen zu können. Nach dem Motto: Das Photon fliegt herum, und wenn es ihm einfällt, zerfällt es in massebehaftete Teilchen. Das ist offensichtlich falsch, und verkompliziert für mich alles. Man muss also immer ein Photon und einen Partner bei Paarentehung betrachten, spontan zerfällt das Photon nicht.
Jetzt muss ich mich die nächsten Tage damit beschäftigen, um ein besseres Verständnis zu erlangen.

Beste Grüße
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 22.09.2016 um 15:35 Uhr.
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Stueps schrieb in Beitrag Nr. 2256-28:
Hallo Claus, hallo Leute,

habe bei Wikipedia eben nochmal den Artikel zur Paarbildung durchgelesen, und bin dort auf ein Missverständnis meinerseits gestoßen:

Zitat:
Dass die Bildung eines Elektron-Positron-Paares nur bei Wechselwirkung des Photons mit einem Teilchen (hier dem Atomkern), aber nicht im Vakuum beobachtet wird, lässt sich mit der allgemeingültigen Impulserhaltung erklären.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik)
Link funktioniert nicht richtig, da die letzte Klammer nicht eingebunden wird. Warum, weiß ich nicht. Man kommt jedoch mit wenigen Klicks zum richtigen Artikel.

Bisher glaubte ich, dass nur ein Photon ausreichender Energie allein benötigt wird, um massebehaftete Teilchen erzeugen zu können. Nach dem Motto: Das Photon fliegt herum, und wenn es ihm einfällt, zerfällt es in massebehaftete Teilchen. Das ist offensichtlich falsch, und verkompliziert für mich alles. Man muss also immer ein Photon und einen Partner bei Paarentehung betrachten, spontan zerfällt das Photon nicht.
Jetzt muss ich mich die nächsten Tage damit beschäftigen, um ein besseres Verständnis zu erlangen.

Beste Grüße

Hi, Stueps!

Quantenmechanik ist echt schwierig. Aber dass man Photonen nicht in der „freien Natur“ – im Vakuum - beobachtet, ist zu erwarten. Photonen sind „Teilchen“ der elektromagnetischen Wechselwirkung, es muss also etwas vorhanden sein, damit Photonen beobachtbar sind.

Damit sich aus Photonen Teilchen-Anti-Teilchen-Paare bilden, muss wenigstens folgende Voraussetzung erfüllt sein: f=mc²/h, das ist hergeleitet über E=mc² (SRT) und E=fh (Quantenmechanik), wobei f natürlich die Frequenz ist und h das Planck’sche Wirkungsquantum.

Das heißt: Die Energie eines Photons muss der Energie der erzeugten Teilchen entsprechen. Für Elektronen (überhaupt für Materie) ist das aber hochenergetische Gammastrahlung. Falls Teilchen entstehen, zerfallen sie ja sofort wieder, was also hier auf der Erde ankommen könnte, wäre Gammastrahlung, aber aus einem hochenergetischen Photon einfach so lässt sich nicht herleiten, wie es entstanden ist.

Was man anführen kann wäre ein Mechanismus, der Gammastrahlen erzeugt, und da kämen z. B. Magnetare ins Spiel, das sind Neutronensterne mit gewaltigen Magnetfeldern. Wenn in diesen Magnetfeldern Elektronen oder Protonen beschleunigt werden (die ja eine elektrische Ladung tragen und deshalb beschleunigt werden), senden sie Strahlung ab, denn bewegte Ladungen tun das. Wenn sie nun auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden, strahlen sie auch im Gammabereich, und je nach dem, für welche Teilchen-Anti-Teilchen dann die entsprechende Frequenz erreicht wird, können dann nach E=mc² eben solche Teilchen entstehen. Also auch Elektronen-Positronen.

Weder auf der Erde noch auf der Sonne noch im gesamten Sonnensystem gibt es einen Mechanismus, der in ähnlicher Form Teilchen-Anti-Teilchen erzeugen könnte.

Ein anderer Mechanismus ist nur ein indirekter Nachweis, nämlich der Casimir-Effekt. Er entsteht ja dadurch, dass zwischen den beiden Metallplättchen nur virtuelle Teilchen mit genau passender Wellenlänge entstehen können, während außerhalb das virtuelle Leben brodelt. Welche Teilchen mit welcher Masse entstehen, bestimmt die Wahrscheinlichkeit, die von eben der Masse abhängt. Je größer die Masse, desto geringer die Wahrscheinlichkeit und desto kürzer auch die „Lebenszeit“.

Auch für Elektronen-Positronen gibt es diese Wahrscheinlichkeit, aber leider zerfallen die Teilchen ja sofort wieder – sie sind eben „virtuell“. Man kann nur sagen, wahrscheinlich werden auch Elektronen-Positronen erzeugt, mehr leider nicht.

Und kleine Anmerkung für Lothar: Die Teilchen entstehen nicht aus der Vakuumenergie, sondern aus den entsprechenden Feldern, die sich im Vakuum befinden, also z. B. aus dem elektromagnetischen Feld die Elektronen, denn Elektronen sind Anregungen dieses Feldes.

Gruß Henry
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Hallo Henry,
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-29:
Und kleine Anmerkung für Lothar: Die Teilchen entstehen nicht aus der Vakuumenergie, sondern aus den entsprechenden Feldern, die sich im Vakuum befinden, also z. B. aus dem elektromagnetischen Feld die Elektronen, denn Elektronen sind Anregungen dieses Feldes.
Bei diesen Überlegungen stimmen wir überein. Auch, dass alle beobachteten Phänomene materielle Beobachter erfordern. Felder haben keine Begrenzungen, reichen im Prinzip unendlich weit. In der Standardphysik werden die Wechselwirkungen dann durch Superposition erklärt. Für neu entstehende oder vernichtete Strukturen (Elementarteilchen) gibt es Operatoren, deren Raumzeitpunkt der Wirkung durch den Wahrscheinlichkeitscharakter verschmiert ist (Unschärferelation). Das ist alles bekannt.
Dirac überlegte bei seinen großen Zahlen über ein im Vakuum steckendes "Etwas". Gegenüber der Kosmologie gibt es nun aber eine riesige Diskrepanz über die Zahlenwerte der möglichen Vakuumenergie. Ob man das, was im Vakuum existiert, nun Vakuumenergie, Substrat, kosmologische Konstante, Felder oder wie auch immer nennt, ist egal. Es ist etwas Unbekanntes.
Jetzt erst kommt mein Ansatz in Konkurrenz zu Strings,... zum Tragen.
MfG
Lothar W.
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Struktron schrieb in Beitrag Nr. 2256-30:
Hallo Henry,
Ob man das, was im Vakuum existiert, nun Vakuumenergie, Substrat, kosmologische Konstante, Felder oder wie auch immer nennt, ist egal. Es ist etwas Unbekanntes.
Jetzt erst kommt mein Ansatz in Konkurrenz zu Strings,... zum Tragen.
MfG
Lothar W.

Lothar,

das ist selbstverständlich nicht egal! Kosmologische Konstante und – wenn sie denn identisch sind – Dunkle Energie bewirken die Expansion des Kosmos, sie können gar nicht mit „normalen“ Feldern identisch sein. Jede „normale“ Energie ist der Masse äquivalent und daher gravitativ anziehend.

Und die Schwache bzw. die Starke Wechselwirkung wirken ausschließlich im Atom bzw. sogar nur im Atomkern, diese Felder sind keineswegs „unendlich“!

Im klassischen Sinne ist der Raum leer, wenn er keine Teilchen mehr enthält, Quantenobjekte haben aber keine genau definierte Energie, sie können also nie „null Energie“ haben, weil „null“ ein genau definierter Wert ist. Diese Differenz zur Erwartung nach der klassischen Physik und der Wahrscheinlichkeit nach der Quantenphysik ist die Vakuumenergie.
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Hallo Henry,
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-31:
das ist selbstverständlich nicht egal! Kosmologische Konstante und – wenn sie denn identisch sind – Dunkle Energie bewirken die Expansion des Kosmos, sie können gar nicht mit „normalen“ Feldern identisch sein. Jede „normale“ Energie ist der Masse äquivalent und daher gravitativ anziehend.
Die Diracsche Löchertheorie ist zwar nicht allgemein akzeptiert, zeigt aber, dass ein dichteres oder weniger dichtes Substrat Anziehung und Abstoßung sowie Materie und Antimaterie erklären könnte.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-31:
Und die Schwache bzw. die Starke Wechselwirkung wirken ausschließlich im Atom bzw. sogar nur im Atomkern, diese Felder sind keineswegs „unendlich“!
Das schrieb ich auch nicht. In großer Entfernung haben solche Felder auch wieder eine kleine Feldstärke, fürs Confinement werden sie aber sehr groß und das ist experimentell nicht zugänglich. Deshalb sind Quarks versteckt. Wo und durch welchen Mechanismus hört die Wirkung dieser Felder auf? Konkret dazu etwas rechnen wollen wir hier ja nicht. Das müssen wir uns nicht antun. Mein Verständnis beruht u.a. auf dem kostenlosen Buch von Gründler über Quantenfeldtheorie. In 28.2 schreibt er beispielsweise:
"Die starke Wechselwirkung hat eine Reichweite von etwa 10−15m." Der komplizierte Verlauf des Feldes hört da aber nicht abrupt auf. Dazu gibt es noch einige ungelöste Probleme. Freie Weglängen in meinem Substrat kleinster Kugeln sind nur ein Lösungsansatz, Abschneideparameter in den Quantenfeldtheorien ein anderer.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-31:
Im klassischen Sinne ist der Raum leer, wenn er keine Teilchen mehr enthält, Quantenobjekte haben aber keine genau definierte Energie, sie können also nie „null Energie“ haben, weil „null“ ein genau definierter Wert ist. Diese Differenz zur Erwartung nach der klassischen Physik und der Wahrscheinlichkeit nach der Quantenphysik ist die Vakuumenergie.
Stimmst Du dem, was in Wikipedia über Vakuumenergie steht zu?

Interessanterweise wird neuerdings sogar diskutiert, dass das gesamte Universum die Energie Null besitzt. Wo ich das gelesen habe, weiß ich allerdings nicht mehr.

MfG
Lothar W.
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Claus (Moderator)
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Hallo Henry-Dochwieder,

Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-24:
Eine der ganz großen Fragen ist natürlich, warum die Materie übrigblieb, wenn doch Materie und Anti-Materie sich liebend gern gegenseitig zerstrahlen, ineinander aufgehen. Es muss wohl eine winzige, winzige Asymmetrie gegeben haben – es steht eine Milliarde Photonen gegen EIN Materieteilchen! Wie gesagt, ein großes Rätsel.

Aber mit den hier diskutierten Ansätzen erklärbar:

1. Nimm ein begrenztes Volumen mit Struktrons Teilchen, die sich (weil thermalisiert) gleichverteilt in alle Richtungen bewegen.
2. Nimm an, die Zukunft weise in Richtung der Begrenzung.
3. Entferne nun die Begrenzung.

Im Zustand 1. herrscht völliges Gleichgewicht zwischen Paarbildung und Anihilation. In Zustand 3. wird das Gleichgewicht durch Eröffnung eines neuen Freiheitsgrads gestört. Diejenigen Teilchen, die sich bis vor kurzem noch nahe an der vorhandenen Begrenzung aufhielten, besitzen nun eine höhere Wahrscheinlichkeit, einer Anihilierung zu entgehen. Die Wahrscheinlichkeit wird umso größer, je näher die Teilchen der Begrenzung waren.

Wir hatten das schon einmal diskutiert. Damals hattest du eine gewisse Einsicht dieser Sache durchblicken lassen:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 1860-45:
ich halte deinen Ansatz bzgl. des Anfangs für interessant. Raum, Zeit, Teilchen und Antiteilchen (die aus Symmetriegründen als Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen) kondensieren sozusagen aus dem energetischen Feld des Vakuums. Die Teilchen und Antiteilchen haben vom Moment ihres Entstehens an eine gegenteilige „Zeitrichtung“, die Antiteilchen bewegen sich zum zeitlichen Anfang hin, können ihn aber nicht erreichen, weil sich die „Gesamtheit“ der Zeit nur in eine Richtung entwickelt (in die Zukunft), die Teilchen würden sozusagen „auf dem Meer der Zeit“ mit ihren jeweils eigenen Zeiten schwimmen. Das würde möglicher Weise das heutige Übergewicht der „normalen“ Materie erklären. Nicht schlecht.




Ergänzung der Abbildung zur Verdeutlichung am 25.09.16:

Universum mit und ohne Bregrenzung.

Teilchen A Blau = Materie mit Bewegungsrichtung in die Zukunft (d.h. in Richtung der äußeren Begrenzung der 4D-Sphäre)
Teilchen B Rot = Antimaterie mit Bewegingsrichtung in die Vergangenheit (d.h. in Richtung Mittelpunkt der 4D-Sphäre)
Links: Das blaue Teilchen A wird bald an der Begrenzung in die Vergangenheit reflektiert, dadurch zu einem roten Teilchen, welches sich innerhalb der Sphäre wegen deren konstantem Hypervolumen nach endlicher Zeit mit einem gegenfarbigen Teilchen anihiliert.
Rechts: das blaue Teilchen A entkommt in der ohne Begrenzung expandierenden Sphäre in die "offene Zukunft"
Beitrag zuletzt bearbeitet von Claus am 25.09.2016 um 08:24 Uhr.
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Hallo miteinander,
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2256-33:
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-24:
Eine der ganz großen Fragen ist natürlich, warum die Materie übrigblieb, wenn doch Materie und Anti-Materie sich liebend gern gegenseitig zerstrahlen, ineinander aufgehen. Es muss wohl eine winzige, winzige Asymmetrie gegeben haben – es steht eine Milliarde Photonen gegen EIN Materieteilchen! Wie gesagt, ein großes Rätsel.

Aber mit den hier diskutierten Ansätzen erklärbar:

1. Nimm ein begrenztes Volumen mit Struktrons Teilchen, die sich (weil thermalisiert) gleichverteilt in alle Richtungen bewegen.
...
Interessant ist, dass auch im Mainstream ein thermodynamisches Gleichgewicht verwendet wird. Im Großen werden ganze Galaxien teilweise wie Staub behandelt und direkte Stöße zwischen den Staubteilchen. Auch die Diracsche Deltafunktion wird dabei verwendet (vgl. z.B. in Rebhan, Relativitätstheorie und Kosmologie, 18.2.1 Zustandsgleichungen, das man von de.bookzz.org herunter laden kann).
Nun kommt die Idee zum Tragen, dass Materieansammlungen wegen des thermodynamischen Gleichgewichts immer mit einer Verkleinerung der inneren Durchschnittsgeschwindigkeit verbunden sein müssen. Die Stoßfrequenz ergibt sich aus der lokalen Durchschnittsgeschwindigkeit durch die freie Weglänge.
Zur Bildung von Elementarteilchen gibt es mMn zwei Möglichkeiten, in einer heißen oder in einer kalten Strömung. Die heißen Strömungen werden mit Teilchenbeschleunigern, wie dem LHC, untersucht und ergeben eine symmetrische Paarbildung von Materie und Antimaterie. Die Kondensation aus einem kalten Substratstrom wurde nach meiner Kenntnis noch nicht untersucht. Dabei müsste die normale Materie bevorzugt entstehen. Neuere Entdeckungen von Galaxien, welche fast nur aus dunkler Materie bestehen sollen, deuten aber auf die Möglichkeit hin.
MfG
Lothar W.
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Claus, Lothar!
Es ist alles echt schwierig, und ich bin weit von einem tiefen Verständnis entfernt. Das muss ich aber hoffentlich nicht zu jedem Satz schreiben.

Beitrag Nr. 2256-33

Ja, ich schrieb, es sei „interessant“, das ist es noch heute. Aber dennoch darf ich eine andere Ansicht dazu haben. Es geht bei diesem Argument doch um die Eigenzeit der Teilchen, also, das, was ein äußerer Beobachter auf einer Uhr auf dem Positron messen würde (so interpretiere ich das zumindest heute).

Die Teilchen nach Feynman laufen aber sozusagen „objektiv“ aus der Zukunft kommend durch den Raum, sie bewegen sich im selben Diagramm, in dem auch die Elektronen sich bewegen, und diese in die Zukunft hinein. Sie begegnen einander in einem für Beobachter und alle Teilchen gültigen „Jetzt“.

Die Zeit spielt natürlich schon eine Rolle, nämlich bzgl. der Spannen, in denen sich die Teilchen-Antiteilchen-Paare wieder annihilieren im Verhältnis zu der Zeit, die bis zum ersten Symmetriebruch verging. Die „Annihilierungs-Zeit“ liegt unter der „Symmetriebruch-Zeit“, da liegt das Problem, die Teilchen hätten sich auf jeden Fall vernichten müssen – taten sie aber nicht.

Ich kann wirklich nicht erkennen, weshalb es nun einen Unterschied machen sollte, wenn ich zusätzlich zu den vorhandenen Feldern noch nicht nachweisbare „Kugeln“ annehmen bzw. die Wellenfunktion, die prächtig funktioniert, wieder zur Kugel machen soll.

Alles, was sich in den Raumbereichen befindet, die wir heute wahrnehmen und in aller Zukunft wahrnehmen werden, expandiert mit dem Raum unterhalb der Lichtgeschwindigkeit, das ist aber die Geschwindigkeit, mit der Wirkungen höchstens übertragen werden können, eine Wirkung aus einer wie auch immer gearteten Zukunft könnte nicht auf ewig „gegen den Zeitpfeil“ „mitgenommen“ werden, wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird, da sich alles andere langsamer bewegt.

Aber davon ab: Allein die Tatsache der Paar-Bildung und –Vernichtung zeigt ja, dass eine Wechselwirkung vorhanden ist, es also einen Einfluss aus der Zukunft auf die Gegenwart geben müsste. Dem Widerspricht aber die Kausalität.

Lothar, was ich über die Vakuumenergie schreibe, hab ich zum Teil aus Wikipedia! Und die „Botenteilchen“ der Starken und der Schwachen Wechselwirkung haben eine Ruhemasse, deshalb ist deren Reichweite – im Unterschied zu den Photonen – begrenzt und nicht unendlich. Dass ihre Reichweite nicht abrupt endet ist nur logisch: Es sind Quantenobjekte.

Und zu deinem Beitrag Nr. 2256-34: Du solltest dich wirklich noch mal umhören! Da geht vieles ziemlich durcheinander. In einem thermodynamischen Gleichgewicht geschieht – nichts. Es ist aber richtig, dass alles Systeme einem Gleichgewicht zustreben. Und bzgl. der Dunklen Materie – es sind nicht „neue Galaxien“, sondern die Dunkle Materie ist Teil, Grundlage jeder Galaxie. Ohne die Dunkle Materie gäbe es die heutigen Galaxien nicht. Die Galaxien bilden sich GEGEN das thermodynamische Gleichgewicht durch die Wirkung der Gravitation.

Und was du über „heiße“ und „kalte“ Strukturen schreibst – du solltest das alles echt noch mal überdenken. Vielleicht meinst du mit „kalten“ Strukturen kalte Gas- und Staubwolken? Die sind unabdingbare Voraussetzung für die Entstehung einzelner Sterne, aber nicht für die Bildung von Galaxien oder gar Materie.

Gruß Henry
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 26.09.2016 um 10:45 Uhr.
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Lothar,

du gestattest, dass ich noch mal auf deinen Beitrag Nr. 2256-8 eingehe, bin zugegebener Maßen etwas flott darüber hinweg gegangen.

Lassen wir mal die Kritik bzgl. der Nichtnachweisbarkeit außen vor. Du berufst dich auf die Compton-Wellenlänge.

Was ist das? Die Compton-Wellenlänge bezieht sich auf den Compton Effekt. Und was hat es damit auf sich? Der Compton Effekt tritt auf, wenn Photonen an Teilchen mit einer Ruhemasse gestreut werden, so auch, wenn die Teilchen Elektronen sind. Die Compton-Wellenlänge ist die Wellenlänge, die das Photon verliert, wenn es an dem Teilchen mit Masse in einem Winkel von 90 Grad gestreut wird.

So hängt die Compton-Wellenlänge zwar von der Masse des Materieteilchens ab, aber sie ist die Wellenlänge, die das Photon verliert bzw. auf das Materieteilchen übertragen wird, sie ist also weder die Wellenlänge des Photons und schon gar nicht die Wellenlänge des Materieteilchens (des Elektrons). Die Wellenlänge – also die Energie – des Photons muss dabei in der Größenordnung des Materieteilchens sein, es ist also Gammastrahlung. Die Folge ist, dass z. B. Elektronen aus der Atomhülle geschlagen werden können, das ist ein Ionisationseffekt.

Die Bedeutung des Compton Effekts ist zweifach: Er belegt, dass Licht sich wie ein Teilchen verhalten kann, und gleichzeitig, dass Materieteilchen sich wie Wellen verhalten können.

Die Frage ist nun: Was soll das mit der Teilchenvernichtung zu tun haben? Der Compton Effekt bezieht sich NICHT auf die Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen, wie er ganz allgemein nur ein Beleg für die Welleneigenschaften von Materieteilchen oder die Teilcheneigenschaften von elektromagnetischer Strahlung ist.

Gruß Henry
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Hallo,
leider hat mir die Forensoftware einen langen Betrag (zwei Stunden Arbeit) gelöscht.
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2256-36:
Du berufst dich auf die Compton-Wellenlänge. ...
Sie hängt auch mit der De Broglie Wellenlänge zusammen (siehe mein Quantitative Zusammenhänge.pdf).
Wesentlich ist die Stabilität periodischer Funktionen (z.B. Diracgleichung), welche bei der Paarbildung erreicht werden muss und bei der Paarvernichtung zwei Elementarteilchen durch Superposition vernichtet.
@Henry, bitte verwechsle die Kugeln nicht mit irgend welchen bekannten Strukturen. Sie sind eine Rechenhilfe, um mit einem Zufallsgenerator (Inversionsmethode) für bekannte Felder leichter numerische Ergebnisse zu erhalten. Und sie sind vermutlich sehr sehr klein, der Wert hängt von beobachtbaren Phänomenen ab, versuchsweise kann aber die Plancklänge verwendet werden, wie auch bei Strings,...
MfG
Lothar W.
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Hallo Leute,
Zu den Themen Antimaterie, Paarbildung und Annihilation ergeben sich für mich, eher als die diskutierten Einzelheiten, andere grundsätzliche Fragen:

1. Was bedeutet es, wenn die Zeit rückwärts läuft (physikalisch, chemisch, thermodynamisch, …)?
2. Gibt es überhaupt negative Energie?
3. Was wäre unter negativer Masse zu verstehen?

Zu Beginn eine kurze Zusammenfassung zu den bekannten Arten von Masse und Materie:
Sogenannte seltsame Materie und exotische Materie sind das Ergebnis rein theoretische Überlegungen, die in unserer Welt (noch) nicht beobachtet wurden.

Seltsame Materie zerfällt nicht durch dieselbe Kraft, wie sie entsteht.

Exotische Materie hat eine negative Energiedichte und besteht nicht aus Elektronen, Protonen und Neutronen. Exotische Materie ist also keine Antimaterie.

Antimaterie besteht dagegen aus den gleichen Komponenten wie „normale“ Materie, unterscheidet sich nur in ihrer Ladung (negativer Kern, positive Elektronen, Positronen). Deshalb haben Materie und Antimaterie die gleiche Masse und unterliegen beide der anziehenden Wirkung infolge Gravitation. Antiteilchen werden als Teilchen positiver Energie beschrieben, die sich in der Zeit rückwärts bewegen. Die Definition von Antimaterie setzt die Existenz von Gravitation und elektromagnetische Wechselwirkung voraus. In der Quantenfeldtheorie ist die Antimaterie an die Gültigkeit des CPT-Theorems geknüpft.
Eine CPT-Transformation bewirkt das Ausführen dreier diskreter Transformationen:
- Ladungsspiegelung durch Austausch jedes Teilchen durch sein Antiteilchen und umgekehrt (Charge-Transformation),
- Spiegelung der Teilchen durch Inversion der Raumkoordinaten und Drehung um 180° (Parity-Transformation),
- Zeitumkehr (Time-Transformation).
Verwendet man für die CPT-Transformationen eine Spiegelung von Punkten an einem Einheitskreis, dann lassen sich diese geometrisch einfach darstellen. Bei diesem geometrische Modell befindet sich die „normale“ Materie innerhalb des Einheitskreises, die Antimaterie außerhalb, oder umgekehrt.
Interessanterweise entspricht die Zeitumkehr (T-Transformation) bei dieser geometrischen Darstellung der Änderung der Rotationsrichtung. Positive und negative Zeiten bedeuten hier geometrisch positive und negative Drehrichtung als Resultat einer Spiegelung.

Eine Zeitumkehr ließe sich nach dieser geometrischen Darstellung also als nichts weiter als eine positive oder negative Drehrichtung, eine speziellem Art von positivem oder negativem Spin, deuten.
Zeitumkehr bedeutet also nicht die einfache Umkehrung kausaler Prozesse unserer Welt.
Bei einer Spiegelung im reellen Zahlenbereich wird nicht nur der Wert selbst verändert, sondern auch die Art der Änderung. Eine Zustandsänderung in Form des Anwachsens eines Wertes wird in der Spiegelung zur Reduzierung des Wertes. Die Richtung der Zustandsänderung wechselt. Um das Kausalitätsprinzip nicht zu verletzen, bedeutet eine Zeitumkehr nicht das einfache „Rückwärtslaufen“ von Zustandsänderungen, sondern eine eigenständige Zustandsänderung eines Objektes, aber mit umgekehrten „Zeit-Spin“.

Den Begriff der negativen Energie halte ich nicht für sinnvoll. Energie ist ein Potential und sollte deshalb meines Erachtens immer nur eine positive Größe sein.

Den Begriff der negativen Masse halte ich dem gegenüber für sinnvoller (ohne zu vergessen, daß Masse auch eine Form der Energie ist, allerdings in einem speziellen stabilen Zustand ohne Bindungsenergie, sowie der Wirkung von Gravitation) (1).
Negative Masse ist keine Antimaterie.
Unter negativer Masse verstehe ich eine Masse mit einem negativen Impuls. Das bedeutet, daß nur die Bewegungsrichtung als Reaktion auf eine Kraft gegenüber „normaler“ Masse umgekehrt ist.
Zu erwähnen wäre noch, daß es theoretisch auch negative Masse als Antimaterie gäbe.
Interessant sind Überlegungen, wenn nicht nur negative und positive Massen in separaten Welten existierten, sondern in einer gemeinsamen Welt. Dann sind verschieden stabile und labile Zustände von entscheidender Bedeutung und nicht irgendeine Zeitrichtung.

(1) Ergänzung: Um Magnete wieder zu trennen, muß eine Bindungsenergie aufgebracht werden. Gravitative Bindungsenergie ist eine Energie um Masseanhäufungen (Erde, Sonne, …) in ihre winzigen Bestandteile zu zerlegen. Leider konzentrieren sich alle physikalischen Messungen nur auf den Betrag der Masse und nicht auf ein Vorzeichen der Masse.
Signatur:
Traue nie Deinen Sinnen.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Otto am 27.09.2016 um 07:53 Uhr.
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