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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Teilchen im Teilchenbeschleuniger


Jonas98
13.05.14, 15:54
In der letzten Physikstunde durften wir uns eine Thematik aussuchen, über die wir uns unterhalten möchten...DIE STRING-THEORIE.

Unser Lehrer versuchte also auch dem Letzten den Grundsatz dieser Theorie zu vermitteln u.a. Grundsätze der physikalischen Kräfte.
Später kam auch das Higgs-Teilchen auf, das im Teilchenbeschleuniger, durch zwei Teilchen die aufeinandertreffen, nachgewiesen wurde.

Da stellte ich mir und dem Lehrer die Frage, ob sich die Teilchen im Teilchenbeschleuniger wirklich berühren, da man ja eigentlich nur die Abstoßung und nicht die Atome selbst berührt ( Bsp.: Wenn ich auf einen Tisch schlage, spüre ich nur die Kraft, die dem Schlag entgegenwirkt, den Tisch nur indirekt)
Zersplittern die Teilchen also, weil die Kraft durch die Annäherung weiter steigt und die Teilchen letztendlich durch diese hohe, auf sie wirkende Kraft "zerfetzt" werden, oder ist es so, dass sich die Teilchen berühren, bevor sie sich abstoßen können und es daher zur Explosion kommt? :confused:

Hawkwind
13.05.14, 16:42
Hi Jonas,

diese Teilchen, die man da aufeinander schiesst, haben ja keine festen Oberflächen, sodass es auch gar nicht viel Sinn macht, von "Berührungen" zu sprechen.
Es ist alles vielmehr eine Frage von Wahrscheinlichkeiten: wenn sie sich nahe genug kommen, dass eine Wechselwirkung einsetzt, dann kann so ein Prozess eben stattfinden.
Diese Experimente müssen also zusätzlich zu den erforderlichen Energien für die Erzeugung des Higgs auch für ausreichende Wahrscheinlichkeiten sorgen, z.B. durch dichte Teilchenstrahlen (Luminositäten (http://de.wikipedia.org/wiki/Luminosit%C3%A4t)), etc..

Gruß,
Uli

Jonas98
13.05.14, 17:23
Vielen Dank

Dann weiß ich für nächste Stunde bescheid:)

Timm
19.05.14, 10:39
diese Teilchen, die man da aufeinander schiesst, haben ja keine festen Oberflächen, sodass es auch gar nicht viel Sinn macht, von "Berührungen" zu sprechen.
Es ist alles vielmehr eine Frage von Wahrscheinlichkeiten: wenn sie sich nahe genug kommen, dass eine Wechselwirkung einsetzt, dann kann so ein Prozess eben stattfinden.

Umso erstaunlicher finde ich, wie genau man den Protonenradius mißt. Nach dem kürzlich bei "Aktuelle Meldungen" erwähnten Artikel "Das Proton-Paradoxon" im Spektrum 4/14 liegen die 4 Werte für den gewöhnlichen Wasserstoff in einem Bereich von 0,875 - 0,879 Femtometer und die beiden für den myonischen Wasserstoff bei 0,841 und 0,842 Femtometer.

Bei den Streuexperimenten - man schiesst Elektronen auf Protonen - schließt man auf einen Protonenradius, der einer "gerade noch messbaren Streuung entspricht." Demnach könnte er bei einer weiter verbesserten Meßgenauigkeit auch größer sein, oder?

Man mißt doch nicht wirklich den Bereich, der durch die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Quarks definiert ist, sondern vielmehr weiter außen, sodass das Elektron gerade noch das elektrostatische Feld des Protons spürt? Nach dem Artikel entspricht die Wellenlänge des ausgetauschten virtuellen Photons etwa dem Protonenradius. Gut, aber dann stellt sich die Frage, wie man auf diese Wellenlänge schließt?

Hawkwind
19.05.14, 11:01
Keine Ahnung ... eine andere Erklärung (wie ich schon in einem anderen Thread hier schrieb) könnte sein, dass man experimentelle wie theoretische Unsicherheiten zu optimistisch einschätzt (d.h. unterschätzt) und es gar keine Diskrepanz gibt, wenn man von realistischeren Fehlerbalken ausgeht.

Es gab da 2008 mal einen Review-Artikel zum Thema Protonradius:
SG Karshenboim - Canadian journal of physics, 1999 - NRC Research Press
"What do we actually know about the proton radius?"

aus dem Abstract
... It demonstrates that the results from the elastic electron-proton scattering have to be assigned a higher uncertainty. ...

Die Conclusions (v.a. Kap. 5.1)
http://arxiv.org/pdf/hep-ph/9712347.pdf?origin=publication_detail
betonen die Unsicherheiten theoretischer wie experimenteller Art.

Timm
19.05.14, 21:31
Abgesehen von dieser ungeklärten Diskrepanz hätte mich interessiert, wie man vom Streuexperiment auf den Protonenradius kommt. Aber das ist vielleicht eine spitzfindige Sache. :) Das ausgetauschte virtuelle Photon scheint eine wesentliche Rolle zu spielen.

Hawkwind
20.05.14, 10:56
Sorry, dieses Statement

Nach dem Artikel entspricht die Wellenlänge des ausgetauschten virtuellen Photons etwa dem Protonenradius.

hatte ich übersehen. Eine merkwürdige Aussage, finde ich, denn da wird ja nicht EIN virtuelles Photon einer bestimmten Wellenlänge ausgetauscht. In die Streuwahrscheinlichkeit geht ein Integral über alle möglichen Impulse des Photonpropagators ein. Von einer bestimmten Wellenlänge des virtuellen Photons zu sprechen, ist meiner Meinung nach deshalb verfehlt.

Timm
20.05.14, 15:08
Hi Uli,

Eine merkwürdige Aussage, finde ich, denn da wird ja nicht EIN virtuelles Photon einer bestimmten Wellenlänge ausgetauscht. In die Streuwahrscheinlichkeit geht ein Integral über alle möglichen Impulse des Photonpropagators ein. Von einer bestimmten Wellenlänge des virtuellen Photons zu sprechen, ist meiner Meinung nach deshalb verfehlt.
Es geht offenbar nicht um die Streuwahrscheinlichkeit, sondern um die einzelne Wechselwirkung eines einfallenden Elektrons. Je näher am Proton sie stattfindet, desto kurzwelliger ist das ausgetauschte Photon. Das dreht sich mit zunehmendem Abstand so, daß die Wellenlänge bei gerade noch messbarer Streuung des Elektrons dem Protonenradius entspricht. :confused:
Was passiert, wenn man das Proton durch ein Positron ersetzt? Dann müßte diese "Grenzwellenlänge" ultrakurz sein.

Gruss, Timm

Hawkwind
20.05.14, 16:54
Es ist natürlich eine grundlegende Tatsache, dass man zu Auflösung sehr kleiner Abstände in Streuexperimenten einfallende Teilchen sehr hoher Energien benötigt. Hohe Energien entsprechen hohen Frequenzen und kleinen Wellenlängen.

Da kann man (wenn ich mich recht entsinne) mit Fouriertransformation argumentieren.

Einen fundamentalen Unterschied zwischen Streuwahrscheinlichkeit und Wechselwirkung sehe ich übrigens nicht: ohne Wechselwirkung keine Streuung.