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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Virtuelle Materie


John Ullmann
06.12.11, 09:57
Virtuelle Materie (by John Ullmann) Kontakt erwünscht : johnullmann@gmx.de
Die Quantentheorie wurde entwickelt auf Grund der Planckschen Hypothese, dass die Lichtstrahlen ihre Energie nicht kontinuierlich abgeben, sondern in Form von Wirkungsquanten. Folglich beschreibt die Quantenmechanik die energetischen Vorgänge mit Hilfe dieser kleinsten Energiepakete.
Es ist nun die Frage, ob in der Natur auch energetische Vorgänge existieren, die kleiner sind als das Plancksche Wirkungsquantum. Diese müssten sich als Abweichungen von den quantenmechanischen Berechnungen bemerkbar machen.
Dazu betrachte man die Selbstwechselwirkung des Atoms.
Unter der Selbstwechselwirkung des Atoms versteht man, dass ein Atom ein Photon emittiert und das gleiche Photon wieder absorbiert. Dabei zeigt sich eine Abweichung in der Masse des Atoms. Diese Massenabweichung wurde erstmals von Rutherford und Lamb zwischen der Messung und der Berechnung der Lage des Energieniveaus des Wasserstoffatoms festgestellt und nach ihrem Entdecker als Lambshift bezeichnet. Die Massenkorrektur und die Lambshift führt man auf das Wirken der virtuellen Materie zurück. Man spricht in diesem Sinne auch von der Vakuumfluktuation. Das Vakuum enthält per definitionem keine Materie im üblichen Sinne, also auch keine Ladungen. Es werden jedoch von dem elektromagnetischen Feld, das dieses Vakuum erfüllt, ständig Ladungen (Elektronenpaare) virtuell erzeugt, die eine Polarisation des Vakuums bewirken. Dies ist eine Polarisation virtueller Materie. Diese Polarisation des Vakuums ist vom Feld nicht abzutrennen; sie ist immer da. Ihr überlagert sich die Polarisation des Vakuums der Materie, wenn eine solche vorhanden ist. Mit dem Casimir-Effekt kann dieser quantenmechanische Effekt der Polarisation virtueller Materie tatsächlich auch im makroskopischen Bereich nachgewiesen werden. Man betrachtet dabei das elektromagnetische Feld zwischen zwei leitenden Platten. Die Randbedingungen für die Feldstärken auf den Platten verändern das Wellenfeld und führen dadurch zu einer zu den Plattenpositionen abhängigen Frequenzverteilung für das elektromagnetische Feld. Dadurch ändert sich die Nullpunktsenergie, sie wird vom Abstand der beiden Platten abhängig. Dieser abstandsabhängigen Nullpunktsenergie entspricht eine Kraft, die zu einer Anziehung der beiden Platten führt. Dieser makroskopische Quanteneffekt wurde theoretisch vorhergesagt und experimentell bestätigt.
Es war Heisenberg, der den Begriff der virtuellen Materie in die Physik einführte, um den Erhaltungssatz der Energie kurzfristig verletzen zu können. Demnach ist die virtuelle Materie durch die Ungenauigkeitsrelation Dt< h/dW definiert. Diese Definition lässt aber noch keinen Rückschluss auf die Kräfte zu, die die virtuelle Materie erzeugen. Auch Einstein kam durch die Allgemeine Relativitätstheorie auf die Einführung von Scheinkräften die von der Metrik herrühren. So ist die Beschreibung eines Vorgangs auf ein beschleunigtes Bezugssystem nur möglich, wenn man neue Kräfte, sogenannte Scheinkräfte einführt. Von welcher Art sind sie? Da alle Körper ohne Ausnahmen von ihnen scheinbar erfasst werden, so sind sie, wie Einstein bemerkt hat, vom Typus der Gravitationskräfte. Folglich sind es also die metrischen Kräfte des gravischen Felds, die die virtuelle Materie erzeugen. Diese metrischen Kräfte können aber nicht mehr durch eine rein formale raum-zeitliche Struktur erzeugt werden, die sich lediglich aus dem Messen von Längen und Zeiten ergibt, sondern durch eine dynamische Metrik. Einstein machte deshalb die Krümmung des Raums für die metrischen Kräfte verantwortlich. Und folglich muss der Raum der allgemeinen Relativitätstheorie durch die Polarisation virtueller Materie beschrieben werden. Feynman gibt als Lösung für die Massenkorrektur eine Delta-Funktion für den Impuls Null, die sich wie ein Potenzial verhält und keine Matrizen enthält, an. Man kommt zum gleichen Ergebnis, wenn man die Metrik des Minkowski-Raums der Einsteinschen Gravitationstheorie quantenmechanisch in Form einer Deltafunktion interpretiert. Virtuelle Materie ist kein rein theoretisches Konstrukt in Sinne einer heuristischen Methode zur Erklärung von Abweichungen der vorliegenden Theorie. Sie kann auch realisiert werden. Die Realisierung der virtuellen Materie beschreibt dann der quantenmechanisch interpretierte Minkowski-Raum. Damit ist Einsteins Ziel, mit seiner Gravitationstheorie die Materie alleine aus der Wirkung des leeren Raums erklären zu können erreicht.

eigenvector
06.12.11, 10:53
Irgendwie ist das hier keine Aktuelle Meldung.
Ich bin mir aber nicht ganz sicher, in welchen Bereich es stattdessen gehört, also eher "Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest.", oder "Theorien jenseits der Standardphysik".
Aussagen wie Und folglich muss der Raum der allgemeinen Relativitätstheorie durch die Polarisation virtueller Materie beschrieben werden. lassen mich allerdings vermuten, dass letzteres besser passen müsste.

Jogi
06.12.11, 12:52
Damit ist Einsteins Ziel, mit seiner Gravitationstheorie die Materie alleine aus der Wirkung des leeren Raums erklären zu können erreicht.
Na, da wird sich aber jemand freuen...:D