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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : angeregte Atome und Pauli Prinzip


Sayet
01.07.17, 10:07
Hallo,
es mag eine einfache Frage sein, aber mir ist die Antwort gerade nicht klar, bzw. konnte sie auch nicht finden:

Was passiert wenn ein Atom angeregt wird, das schon voll besetzte Schalen hat? Ist die Anregung dann wegen dem Pauli Prinzip nicht möglich oder müssen neue Schalen einer höheren Quantenzahl kurzzeitig geschaffen werden?

Timm
01.07.17, 11:41
Ein Elektron kann unabhängig von der Besetzung der Schalen immer durch Absorption eines Photons geeigneter Energie in einen angeregten Zustand versetzt werden. Dabei ist die erforderliche Energie bei äußeren Schalen kleiner als bei inneren.

Marco Polo
01.07.17, 11:53
Was passiert wenn ein Atom angeregtt wird, das schon voll besetzte Schalen hat? Ist die Anregung dann wegen dem Pauli Prinzip nicht möglich oder müssen neue Schalen einer höheren Quantenzahl kurzzeitig geschaffen werden?

Soweit ich weiss, ist die maximale Elektronenanzahl in jedem Orbital durch das Pauli-Prinzip gegeben.

Sayet
01.07.17, 12:03
Nur, wenn das Pauli-Prinzip allgemeine Gültigkeit hat - wohin springen sie dann? Würden solche Atome nicht angeregt werden können, wäre das längst irgendwo vermerkt. Daher vermute ich, dass höherenergetische Schalen neu besetzt werden. Aber ist nur eine Vermutung, daher die Hoffnung ob sich damit jemand auskennt.

Marco Polo
01.07.17, 12:45
Nur, wenn das Pauli-Prinzip allgemeine Gültigkeit hat - wohin springen sie dann? Würden solche Atome nicht angeregt werden können, wäre das längst irgendwo vermerkt. Daher vermute ich, dass höherenergetische Schalen neu besetzt werden.

Im Prinzip sollte jedes Atom sogar über unendlich viele Schalen verfügen können. Lediglich die Wahrscheinlichkeit für einen Aufenthalt von Elektronen auf diesen Schalen nimmt mit steigender Entfernung ab.

Sollte das zutreffen, dann dürfte das aber ein extrem instabiler Zustand sein.

Aber lassen wir lieber die Experten zu Wort kommen.

Timm
01.07.17, 14:51
Nur, wenn das Pauli-Prinzip allgemeine Gültigkeit hat - wohin springen sie dann?
Beispiel He-Atom. Grundzustand beide Elektronen im 1S Orbital (K-Schale). Nach Anregung kann eins der beiden Elektronen im 2S Orbital (L-Schale) oder höher sein. Es wird also einfach die nächst höhere Schale aufgefüllt.

TomS
01.07.17, 16:49
So einfach ist das nicht.

Wenn die Ziel-Schale vollständig gefüllt ist, kann sie nicht noch weiter besetzt werden. Aber die Ziel-Schale ist durch die Energie des Photons definiert, d.h. es kann auch keine andere Schale (anderer Energie) besetzt werden. Konsequenz: der Übergang ist verboten.

Timm
01.07.17, 17:09
Verstehe ich nicht. Beim Übergang K -> L ist die L-Schale vorher nicht besetzt. Was vermisse ich da?

TomS
01.07.17, 23:39
Verstehe ich nicht. Beim Übergang K -> L ist die L-Schale vorher nicht besetzt. Was vermisse ich da?
Nichts, ich denke, wie haben uns missverstanden

Die Frage war:

Was passiert wenn ein Atom angeregt wird, das schon voll besetzte Schalen hat? Ist die Anregung dann wegen dem Pauli Prinzip nicht möglich oder müssen neue Schalen einer höheren Quantenzahl kurzzeitig geschaffen werden?

Nur, wenn das Pauli-Prinzip allgemeine Gültigkeit hat - wohin springen sie dann? Würden solche Atome nicht angeregt werden können, wäre das längst irgendwo vermerkt. Daher vermute ich, dass höherenergetische Schalen neu besetzt werden.

Bernhard
02.07.17, 09:56
Hallo Timm,

Verstehe ich nicht. Beim Übergang K -> L ist die L-Schale vorher nicht besetzt. Was vermisse ich da?
betrachte mal etwas schwerere Atome, wie beispielsweise Wolfram in einer Röntgenröhre. Wenn man an die Röhre beispielsweise nur 100V Spannung anlegt, werden die Elektronen aus der Kathode nur schwach beschleunigt und treffen mit geringer kinetischer Energie auf die Wolfram-Anode. Sie können hier keine Elektronen aus den innersten Schalen herausschlagen, weil der Sprung auf die ersten unbesetzten Schalen mehr als 100 eV benötigt.

Zusätzlich sind in der Spektroskopie übrigens auch sogenannte Auswahlregeln zu beachten: https://de.wikipedia.org/wiki/Auswahlregel

Timm
02.07.17, 10:00
Nichts, ich denke, wie haben uns missverstanden

?
Was passiert wenn ein Atom angeregt wird, das schon voll besetzte Schalen hat?
Nochmal etwas allgemeiner:

Edelgase haben voll besetzte Schalen. Bei Anregung wird die nächst höhere noch "leere" Schale besetzt. Das scheint mir die Frage des OP zu beantworten.
Einverstanden?

Bernhard
02.07.17, 10:35
Edelgase haben voll besetzte Schalen. Bei Anregung wird die nächst höhere noch "leere" Schale besetzt.
Falls die Energie der oder des Photons ausreicht und keine Auswahlregel verletzt wird, dann ja.

Timm
02.07.17, 14:58
betrachte mal etwas schwerere Atome, wie beispielsweise Wolfram in einer Röntgenröhre.
Hier "Beim Übergang K -> L ist die L-Schale vorher nicht besetzt" betrachte ich Helium als Beispiel für eine voll besetzte Schale.

Ja, es gibt Auswahlregeln, aber ich denke die spielen im Sinne der Fragestellung keine Rolle. Da geht's erst mal ums Prinzipielle.

TomS
03.07.17, 01:43
Edelgase haben voll besetzte Schalen. Bei Anregung wird die nächst höhere noch "leere" Schale besetzt. Das scheint mir die Frage des OP zu beantworten.
Einverstanden?
Nein, nicht einverstanden.

Wenn die Energie gerade für einen Übergang in eine voll besetzte Schale ausreichen würde, findet dieser Übergang nicht statt; weder in die besetzte Schale, weil sie besetzt ist, noch in eine höhere Schale, weil die Energie dafür nicht ausreichend ist.

Falls die Energie der oder des Photons ausreicht und keine Auswahlregel verletzt wird, dann ja.
Ja.

Ja, es gibt Auswahlregeln, aber ich denke die spielen im Sinne der Fragestellung keine Rolle. Da geht's erst mal ums Prinzipielle.
Genau, und gerade deswegen spielen sie eine Rolle.

Ob ein Übergang wegen nicht passendem Drehimpuls oder nicht passendem Spin oder etwas anderem nicht stattfinden kann ist letztlich egal. Der Begriff Auswahlregel besagt, dass Übergänge verboten sind, deren Matrixelemente gleich Null sind. Das ist bei voller Ziel-Schale hier der Fall.

Ich
03.07.17, 09:23
Das ist bei voller Ziel-Schale hier der Fall.Die volle Ziel-Schale habt aber ihr erfunden. Der OP fragte nach Anregung eines Atoms mit voll besetzten Schalen, und ob dann "neue Schalen einer höheren Quantenzahl kurzzeitig geschaffen" würden. An Timms Antwort
Ein Elektron kann unabhängig von der Besetzung der Schalen immer durch Absorption eines Photons geeigneter Energie in einen angeregten Zustand versetzt werden.gibt es meiner Meinung nach nichts auszusetzen, sie ist einfach richtig. Das Elektron springt in eine nicht volle Ziel-Schale mit passendem Drehmoment und Spin, wofür es die "geeignete" Energie braucht.

Man könnte bestenfalls für den OP ergänzen, dass man in so einem Fall nicht davon spricht, dass eine neue Schale kurzzeitig geschaffen würde, sondern dass eine höhere Schale kurzzeitig besetzt würde. In einem Atom stehen immer unendlich viele Schalen zur Verfügung, und nur endlich viele können voll besetzt sein.

Bernhard
06.07.17, 09:02
Zusätzlich sind in der Spektroskopie übrigens auch sogenannte Auswahlregeln zu beachten: https://de.wikipedia.org/wiki/Auswahlregel
Diese Auswahlregeln sind dabei eine direkte Konsequenz des Spins des Photons und der Drehimpulserhaltung. Der Spin des Photons ist hier nur ein Teil-Drehimpuls eines Systems und somit ergeben sich für das Gesamtsystem Atom - Photon spezifische (Auswahl-)Regeln.

Timm
06.07.17, 17:28
Der Spin des Photons ist hier nur ein Teil-Drehimpuls eines Systems und somit ergeben sich für das Gesamtsystem Atom - Photon spezifische (Auswahl-)Regeln.
Läßt ein Experiment die Möglichkeit zu, mit bekanntem Spin des Photons den Spin des angeregten Elektrons festzulegen?

Bernhard
06.07.17, 22:47
Läßt ein Experiment die Möglichkeit zu, mit bekanntem Spin des Photons den Spin des angeregten Elektrons festzulegen?
Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit einen gemischten Endzustand, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für Spin oben und Spin unten.

Einen reinen Zustand des Elektrons bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen.

TomS
07.07.17, 00:04
An Timms Antwort ... gibt es meiner Meinung nach nichts auszusetzen, sie ist einfach richtig. Das Elektron springt in eine nicht volle Ziel-Schale mit passendem Drehmoment und Spin, wofür es die "geeignete" Energie braucht.
Ja, du hast recht, ich habe da ein Problem gesehen, das in den Beiträgen so gar nicht präsent war.

Timm
07.07.17, 09:49
Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit einen gemischten Endzustand,


Ja, leuchtet ein, andernfalls sollte es prinzipiell möglich sein, mittels Ionisationsenergie ein freies Elektron mit definiertem Spin zu präparieren.

Plankton
08.07.17, 08:03
Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit einen gemischten Endzustand, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für Spin oben und Spin unten.

Einen reinen Zustand des Elektrons bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen.
Ich glaube formal korrekt bezeichnet ist aber der Zustand nach einer Messung beim Stern-Gerlach-Versuch ein "gemischter Endzustand" und beim spin flip wäre es ein "reiner Zustand". Ein reiner Zustand ist AFAIK ein kohärenter Zustand mit Welleneigenschaften und wenn ich fest z.B. Spin Up messe, dann ist das Elektron im dekohärenten Zustand, oder nicht?

TomS
08.07.17, 09:58
Du verwechselst "Superpositionszustand" mit "gemischter Zustand"; bei ersteren handelt es sich ebenfalls um einen reinen Zustand, bei letzterem um ein klassisches, statistisches Gemisch.

Im vorliegenden Fall spielen ausschließlich reine Zustände eine Rolle.

Plankton
08.07.17, 15:54
[...]
Im vorliegenden Fall spielen ausschließlich reine Zustände eine Rolle.
Beim Stern-Gerlach-Versuch jedenfalls ist das Elektron in einem dekohärenten Zustand nach der Messung z.B. Up Spin.

TomS
08.07.17, 16:37
Beim Stern-Gerlach-Versuch jedenfalls ist das Elektron in einem dekohärenten Zustand nach der Messung z.B. Up Spin.
Was ist ein dekohärenter Zustand?

Plankton
08.07.17, 17:40
Was ist ein dekohärenter Zustand?
Ich meine nach der Messung, wenn das Elektron Spin Up z.B. zeigt. Die Interferenzterme verschwinden hier AFAIK ungefähr so:
Messobjekt+Messgerät = gemischter Zustand
(Messobjekt+Messgerät)+Umgebung = reiner Zustand, verschränkt

TomS
09.07.17, 00:43
Ich meine nach der Messung, wenn das Elektron Spin Up z.B. zeigt. Die Interferenzterme verschwinden hier AFAIK ungefähr so:
Messobjekt+Messgerät = gemischter Zustand
(Messobjekt+Messgerät)+Umgebung = reiner Zustand, verschränkt
Sowohl vor als auch nach der Messung liegt ein reiner Zustand vor; das folgt aus der unitären Zeitentwicklung der QM. Die Messung verschränkt das Elektron mit den Messgerät und der Umgebung. Der daraus resultierende verschränkte Zustand ist aber ein reiner Zustand.

Wenn man die unbeobachteten Freiheitsgrade der Umgebung "ausmittelt" ("ausspurt") und das Problem auf Elektron plus Messgerät ohne Umgebung reduziert, dann resultiert daraus ein Zustand, der so aussieht wie ein klassischer, gemischter Zustand. Dies ist jedoch ein Artefakt der Näherung des Ausspurens.

Plankton
09.07.17, 03:11
OT
Sowohl vor als auch nach der Messung liegt ein reiner Zustand vor; das folgt aus der unitären Zeitentwicklung der QM. Die Messung verschränkt das Elektron mit den Messgerät und der Umgebung. Der daraus resultierende verschränkte Zustand ist aber ein reiner Zustand.

Wenn man die unbeobachteten Freiheitsgrade der Umgebung "ausmittelt" ("ausspurt") und das Problem auf Elektron plus Messgerät ohne Umgebung reduziert, dann resultiert daraus ein Zustand, der so aussieht wie ein klassischer, gemischter Zustand. Dies ist jedoch ein Artefakt der Näherung des Ausspurens.
Ich stelle mir den Messvorgang manchmal so vor wie hier:
http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2993

Dabei wäre das Elektron eben in einem kohärenten Zustand (Superposition) und das Messgerät (incoherent ancilla) ist in einem dekohärenten Zustand und so verschränken sie sich dann.
Dabei gilt dann auch "Measuring Quantum Coherence with Entanglement".
Die Umgebung existiert auch, ist aber quasi auch "unbeobachtet" IMHO.

TomS
09.07.17, 09:48
Vorstellung bringt nicht viel.

Man muss eben den mathematischen Formalismus der QM anwenden, und der besagt, dass die Zeitentwicklung reine Zustände immer in reine Zustände überführt; dass gemischte Zustände Artefakte aufgrund unpräziser Kenntnis eines Systems bzw. Näherung eines statistischen Gemisches sind; und dass die Frage, ob eine Superposition vorliegt, abhängig ist von der Wahl der Basis ist.

Plankton
09.07.17, 14:29
Vorstellung bringt nicht viel.
...

Ein Messgerät ist für uns wohl in einem klassischen Zustand. Deswegen macht es doch Sinn, sich den Messvorgang so zu abstrahieren. Und es ist doch auch mathematisch richtig, oder nicht?
Der verschränkte Zustand ist ja wieder ein reiner Zustand.

TomS
09.07.17, 15:18
Ein Messgerät ist für uns wohl in einem klassischen Zustand.
Was meinst du mit "klassischer Zustand"?

Bohr u.a. führten die Messung als klassisches Konzept in die Quantenmechanik ein. Das funktioniert pragmatisch, aber es zeigt natürlichen, dass die Quantenmechanik in diesem Sinne unvollständig ist. Denn das Messgerät ist ja selbst ein quantenmechanisches System, das nach quantenmechanischen Regeln funktioniert. Um die Messung vollständig quantenmechanisch verstehen zu können (was wir heute noch nicht erreicht haben) kann man also nicht einfach von einem klassischen Messgerät sprechen.

Deswegen bin ich an dieser Stelle auch mit Vorstellungen vorsichtig.

Deswegen macht es doch Sinn, sich den Messvorgang so zu abstrahieren.
Was abstrahierst du da jetzt?

Und es ist doch auch mathematisch richtig, oder nicht?
Der verschränkte Zustand ist ja wieder ein reiner Zustand.
Ja, ein verschränkter Zustand (aus einzelnem Quantenobjekt und Messgerät) ist ein reiner Zustand.

Aber in dieser Betrachtung ist das Messgerät kein klassisches Gerät nach Bohr. Und der verschränkte Zustand ist kein klassischer Zustand sondern zunächst mal ein Zustand wie bei Schrödingers Katze.

Plankton
09.07.17, 15:30
Was meinst du mit "klassischer Zustand"?


Was abstrahierst du da jetzt?

[...]
Das hatte ich doch bei #27 verlinkt. Das Messgerät hat Eigenschaften wie der "incoherent ancilla" aus dem Papier.
Dadurch haben wir ein QM-Objekt, kohärent und ein 2. Objekt, das inkohärent ist und sich verschränkt. Das Messgerät wirkt auf das QM-Objekt durch die "inkohärenten Operationen". Das ist die Messung.

Das Messgerät wird dabei auch wie ein QM-Objekt betrachtet. Aber weil eben das Messgerät aus unserer Sicht keine Überlagerungszustände zeigt, ist es doch logisch davon auszugehen, dass es sich wie ein inkohärentes QM-Objekt verhält (s.o.).

Ich dachte vielleicht kommt das so hin?

TomS
09.07.17, 16:42
Sorry, aber ich sehe nicht, was das verlinkte Paper ganz allgemein mit einem Messprozess zu tun hat. Insbs. sehe ich keinen Zusammenhang zwischen dem "Maß der Kohärenz" und dem Messprozess.

Für den Messprozess würde ich mal mit der von-Neumann Messung starten.

Plankton
09.07.17, 17:00
Sorry, aber ich sehe nicht, was das verlinkte Paper ganz allgemein mit einem Messprozess zu tun hat. [...]
:confused:
Die Interaktion (incoherent Operation) zwischen dem ancilla und dem QM-Objekt ist eine ganz normale Messung/Wechselwirkung, oder nicht?

Ein Messgerät ist wie du ja selbst gesagt hast mit dem QM-Objekt nach der Messung verschränkt. Wir haben aber dann z.B. mit Spin Up einen dekohärenten Zustand (das "System" insgesamt ist in einem reinen Zustand verschränkt) und das Messgerät zeigt auch keine Interferenz, wenn man die Umgebung nicht sieht.

Wenn ich jetzt nur den Teil der Messung isoliert betrachtet sehen will, quasi ohne Umgebung, dann macht es doch Sinn, das Messgerät als inkohärentes QM-Objekt zu betrachten. Und unser QM-Objekt (das Elektron, dessen Spin oder so wir messen) als kohärent.

Das Messgerät ist einfach ein anderes Objekt z.B. ein anderes Elektron. Aber das 2. Objekt, das "Messgerät", ist in einem inkohärenten Zustand. Objekt 1-Elektron + 2-Elektron,"Messgerät" sind verschränkt nach der Interaktion wie im Paper, dabei klassifiziert die maximale Verschränkung den "Freiheitsgrad" des QM-Objekt.

Nicht von Bedeutung
09.07.17, 17:04
Beleidigende Bemerkung wurde durch die Redaktion entfernt

Für den Zusammenhang muss man eigentlich nur die Überschrift des Papers lesen ("Measuring Quantum Coherence with Entanglement") und wenn man Muße hat evtl. noch das Paper selber, worin beschieben steht, wie das gehen soll. Beleidigende Bemerkung wurde durch die Redaktion entfernt

TomS
09.07.17, 17:41
Für den Zusammenhang muss man eigentlich nur die Überschrift des Papers lesen ("Measuring Quantum Coherence with Entanglement") ...
Unsere Diskussion dreht sich um die physikalische Messung einer Observable. Das Paper behandelt ein mathematisches Maß.

Wärst du so freundlich, zu erklären, wie beides zusammhängt?

Aus meiner Sicht das Paper für den physikalischen Messprozess nämlich nicht von Bedeutung.

Plankton
09.07.17, 18:19
[...]
Aus meiner Sicht das Paper für den physikalischen Messprozess nämlich nicht von Bedeutung.
Dann möchte ich aber nochmal fragen warum:
"Die Interaktion (incoherent Operation) zwischen dem ancilla und dem QM-Objekt" keine ganz normale Messung/Wechselwirkung ist?
2 QM-Objekte in Wechselwirkung. Warum ist das keine Messung?

BTW: Man kann das AUCH so sehen: am Ende der Messung habe ich ein QM Objekt in einem dekohärenten Zustand, ich sehe/messe z.B. Spin Up und ein QM-Objekt ist damit verschränkt, quasi der Rest aus "Messgerät+Umgebung". Eines der beiden Objekte muss in einem kohärenten Zustand sein, sonst könnten sie nicht verschränkt sein AFAIK.

IMHO kann man einen Messvorgang so anschauen als ob ein QM-Objekt in kohärentem Zustand mit einem inkohärenten QM-Objekt wechselwirkt.

TomS
09.07.17, 22:44
Dann möchte ich aber nochmal fragen warum:
"Die Interaktion (incoherent Operation) zwischen dem ancilla und dem QM-Objekt" keine ganz normale Messung/Wechselwirkung ist?
Da ist keine Wechselwirkung im Sinne eines Wechselwirkungsterms in einem Hamiltonoperator. Da ist kein Hamiltonoperator und kein Zeitentwicklungsoperator. Und ich sehe keine Observable, die gemessen wird. Ich sehe nichts, was einem Messprozess entspräche.

Man kann das AUCH so sehen: am Ende der Messung habe ich ein QM Objekt in einem dekohärenten Zustand, ich sehe/messe z.B. Spin Up und ein QM-Objekt ist damit verschränkt, quasi der Rest aus "Messgerät+Umgebung". Eines der beiden Objekte muss in einem kohärenten Zustand sein, sonst könnten sie nicht verschränkt sein AFAIK.
Was ist denn nun ein dekohärenter Zustand? Vor sowie nach einer Messung liegt jedenfalls kein gemischter sondern ein reiner Zustand vor. Ein gemischter Zustand ist lediglich das Ergebnis einer Mittelung über nicht-beobachtbare Freiheitsgrade. Aber da ist keine Mittelung.

Plankton
10.07.17, 04:32
Da ist keine Wechselwirkung im Sinne eines Wechselwirkungsterms in einem Hamiltonoperator. Da ist kein Hamiltonoperator und kein Zeitentwicklungsoperator. Und ich sehe keine Observable, die gemessen wird. Ich sehe nichts, was einem Messprozess entspräche.
[...]
Hmmm... An der Stelle werde ich mal deiner Kompetenz vertrauen, dass du hier sicher nicht totalen Blödsinn schreibst. ;)

Wenn ich lese:

Measuring Quantum Coherence with Entanglement
This finding allows us to define a novel general class of measures of coherence for a quantum system
of arbitrary dimension, in terms of the maximum bipartite entanglement that can be generated via incoherent
operations applied to the system and an incoherent ancilla. The resulting measures are proven to be valid
coherence monotones satisfying all the requirements dictated by the resource theory of quantum coherence. We
demonstrate the usefulness of our approach by proving that the fidelity-based geometric measure of coherence is
a full convex coherence monotone,

gehe ich eben mal von einer Messung aus. Eine Wechselwirkung die stattfindet.
Ich habe das noch nicht alles überblickt an der Stelle, und wenn du willst kannst du es dir ja auch noch anschauen.
Ich habe leider noch nicht verstanden, wie eigentlich der Versuchsaufbau aussieht bei dem verlinkten Papier. Ich ging davon aus, dass es ähnlich ist wie bei dem Kapitel "Discord" --> http://quantumcorrelations.weebly.com/uploads/6/6/5/5/6655648/2015_badhonnef_activations_cde.pdf auf S. 7 (local measurement (Von Neumann)) und sich das mathematisch ableiten lässt davon.

Andererseits frage ich mich auch an der Stelle wie das gehen soll?
Zwei QM-Objekt interagieren, aber es gibt keine Wechselwirkung?
:rolleyes:

TomS
10.07.17, 07:09
Da steht measure, aber das bedeutet Maß oder Maßstab, Maßeinheit. Der englische Begriff für Messung lautet measurement.

Es hat übrigens keinen Sinn, dir irgendwelche speziellen Artikel rauszusuchen, wenn noch nicht mal klar ist, was du grundsätzlich verstehen möchtest.

Timm
10.07.17, 09:47
Wenn ich lese:


Fig.1 zeigt welche Ausgangszustände Verschränkung erzeugen und welche nicht. Es geht hier nicht um eine Messung.

Plankton
10.07.17, 15:10
Dem Faden kann jeder folgen denke ich und nachlesen kann auch jeder.

In dem Artikel geht es um 2 Objekte welche mit der QM beschrieben werden.

FAKTEN:
1: Zuerst sind diese zwei Objekte nicht verschränkt.
2: Es gibt eine Interaktion (incoherent Operation).
3: Dann sind die 2 Objekte verschränkt.

Das muss dann doch eine Wechselwirkung sein!

Habe ich das bisher bei dem Artikel falsch verstanden?
Sind die 2 Objekte von Anfang an verschränkt? :confused:

Fig 1: zeigt doch gerade zwei Zustände von 2 Objekten die anfangs nicht verschränkt sind?

PS: Danke bisher für die Antworten! Gruß :)

Bernhard
10.07.17, 18:14
Hallo zusammen,

ich vermute mal, dass das Thema auch durch meine Schuld durcheinander geraten ist. Ich korrigiere also meinen letzten Beitrag im Thema, wie folgt:

Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit einen gemischten Endzustand, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für Spin oben und Spin unten.

Einen reinen Zustand des Elektrons bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen.

Sollte wie folgt lauten:

Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit keinen Eigenzustand des Spin-Operators in z-Richtung, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für Spin oben und Spin unten.

Einen Eigenzustand des Spin-Operators in z-Richtung bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen.

EDIT_EDIT: Die nachfolgende Diskussion über reine und gemischte Zustände und den Meßprozess in der QM gehört nicht direkt zum Thema. Ich kann die zugehörigen Beiträge bei Bedarf gerne in ein neues Thema auslagern.

TomS
11.07.17, 00:11
1) Zuerst sind diese zwei Objekte nicht verschränkt.
2) Es gibt eine Interaktion (incoherent Operation).
3) Dann sind die 2 Objekte verschränkt.

Das muss dann doch eine Wechselwirkung sein!
Wo steht denn bitteschön, dass es sich bei (2) um eine Wechselwirkung bzw. Interaktion handelt? Eine Wechselwirkung wird durch einen Hamiltonoperator beschrieben; wo steht der?

Bernhard
14.07.17, 21:47
Hallo Plankton,

IMHO kann man einen Messvorgang so anschauen als ob ein QM-Objekt in kohärentem Zustand mit einem inkohärenten QM-Objekt wechselwirkt.
da wäre ich sehr vorsichtig, weil damit relativ grundlegende Begriffe zu stark vermischt werden. Beim Messvorgang beschäftigt man sich gerne mit den Grundlagen der Quantenmechanik und das sind zurerst die zugehörigen Postulate der QM. Eine Messapparatur muss man zudem nicht notwendigerweise mit gemischten Zuständen beschreiben. Ein Beispiel wären da Einteilchen-Detektoren. Die kann man auch gut ohne den Dichteoperator beschreiben.

Der Dichteoperator ist dagegen ein Werkzeug das eher bei Vielteilchen-Problemen angewendet wird: https://theorie.physnet.uni-hamburg.de/group_vts/vvtt08/manuskript.pdf

Plankton
16.07.17, 18:24
da wäre ich sehr vorsichtig, weil damit relativ grundlegende Begriffe zu stark vermischt werden.
Keine Sorge, ich mach nichts kaputt. ;)

[...] Eine Messapparatur muss man zudem nicht notwendigerweise mit gemischten Zuständen beschreiben. Ein Beispiel wären da Einteilchen-Detektoren. Die kann man auch gut ohne den Dichteoperator beschreiben. [...]
Wenn die QM eine fundamentale Theorie ist, dann muss sich alles damit erklären lassen, mathematisch. Also muss die "Umgebung" wieder mit einbezogen werden, auch hier, oder nicht?

Bernhard
16.07.17, 20:33
Wenn die QM eine fundamentale Theorie ist, dann muss sich alles damit erklären lassen, mathematisch.
Der Messprozess gehört zu den Postulaten der QM. In diesem Sinne ist die QM also nicht fundamental.

TomS
16.07.17, 22:10
Der Messprozess gehört zu den Postulaten der orthodoxen / von-Neumannschen Axiomatisierung.

Es gibt durchaus andere Ansätze, z.B. die Ensemble-Interpretation oder gar die Viele-Welten-Interpretation. Letztere wäre in diesem Sinne sicherlich fundamental.

Bernhard
17.07.17, 08:55
Es gibt durchaus andere Ansätze, z.B. die Ensemble-Interpretation oder gar die Viele-Welten-Interpretation.
Da diese Ansätze für die direkte Anwendung schlecht geeignet sind, bleibt noch die Möglichkeit das Messgerät mit den Mitteln der QM zu beschreiben. Das ist z.T. zwar ein recht mühsames Unterfangen, funktioniert aber ganz gut und bringt auch überprüfbare Vorhersagen.