PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Noch ein wenn alles ganz anders ist, nur etwas anders


Dedi
17.10.17, 12:24
Erstmal etwas zur Person
Ich hab leider keine Ahnung von höherer Mathematik, nur Realschule und die noch nur mit ohne Abschluß, muß also ohne Formeln auskommen und das schreiben samt Rechtschreibung liegt mir auch nicht so.Die Idee ist recht einfach, entstand sie doch in meinen Kopf, meine Ausdrucksweise ist es leider nicht. Es wird auch mehr eine Ideensammlung
Und ich brauche Hilfe, denn wie soll ich irgendwas ohne Berechnung beweisen.


Welle oder Teilchen
Messung oder Versuchsaufbau
Dualismus oder

Niemand würde überrascht sein das Wellen entstehen wenn man Steine in einen Teich wirft noch das Wasser aus Teilchen besteht. Auch wird keiner auf die Idee kommen beim nichthinschauen zu behaupten das Ergebnis würde von einer Messung abhängig sein. Den Doppelspalt Test kann man mit z.B. Luft nachstellen. Fangen wir mit wenigen Teilchen an, also in etwa Vakuum werden die Teilchen als Teilchen auftreten, erhöhen wir die Anzahl der Teilchen werden sie dazu übergehen als Wellen zu erscheinen, solange sie ungerichtet sind. Ändern wir den Versuch in eine gerichtete Bewegung der Teilchen um verschwindet der Wellencharakter wieder . Alles ist Abhängig vom Versuchsaufbau und hat nichts mit der Messung zu tun.
Damit widerspreche ich einen Welle Teilchen Dualismus, nur Teilchen sind es.Der Wellencharakter tritt auf wenn es viele und ungerichtete sind.

Teilchen?
Massereiche Teilchen weiter unten, die leichten darüber und ist dann nichts wenn das Vakuum anfängt, oder gibt es noch andere Teilchen.Ist es nur die Gravitation die alles nach unten zieht?

Wenn wir Wasser kochen wollen hält der Luftdruck gegen den Dampfdruck des Wassers, das leichte hält das schwere unten.

Nehmen wir mal Teilchen an wo nichts ist. Dann hätten wir so etwas wie den Lichtäther. Nicht starr sondern mehr wie die Luft die sich mit der Erde dreht. Es wäre etwas da das die Atmosphäre auf der Erde hält. Das Licht hätte ein Medium in dem es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

Gravitation eine schwache Kraft, oder nur Illusion.
Als Modell nehm ich mal Wasser und Wellen. Wellen bewegen Dinge. Am Ufer auslaufende Wellen können das richtig gut. Die auslaufende Welle in Kreisform hat wenn sie in der Mitte zusammenläuft eine recht hohe Amplitude.
Die Auslaufende Welle brauch ich damit z.b der Mond einen Grund hat Richtung Erde zu fallen, eventuell auch um Atome zusammenzuhalten.
Der Mond entfernt sich von der Erde und wird schneller, die Erde rotiert langsamer, passt zu den Teilchen die sich mit der Erde drehen, Gezeiten auch

Zeit
Ist Zeit veränderlich? Die Teilchentheorie geht gegen die der Raumzeit. Hier bleibt die Zeit konstant, aber die Auswirkung der Gravitation sind nunmal vorhanden. Zeit wird mit Atomuhren gemessen, also Atome als Taktgeber. Die Gravitation verändert den Raum den Atome einnehmen, damit auch die Takte. Zeit und Raum bleiben konstant.

Beweis der ART mit der Sonnenfinsternis und den Sternen
Teilchenwellen gehen wie Wasserwellen um Dinge rum auch ohne Raumzeitkrümmung

Gravitationswellen
Wellen passen zum Modell



Hintergrundstrahlung und Endliches Universum
Nochmal zum Teich und Wellen machen, viele Wellen mit vielen Sandkörnern um festzustellen das sich die vielen Wellen Teilweise gegenseitig auslöschen, zurück bleibt nur eine Hintergrundstrahling.
Ein unendliches Universum wäre nicht ausgeschlossen.
Rotverschiebung
Auch in einem unendlichen Universum spricht nichts gegen einen Urknall im sichtbaren Universum.
Oder es liegt an was anderem. Raumdichte? Lichtgeschwindigkeit nicht konstant?



Masse?
Was mag das sein. Die Wellen müßten darauf zulaufen wie Wasserwellen zum Ufer damit das Modell funktioniert.Masseteilchen nebeneinander würden aufeinandergedrückt weil auf der einen Seite Welle fehlt. Wie stark mag die Welle konzentriert auf einen Atomkern sein, reicht es für starke Bindungskräfte?

Lichtgeschwindigkeit in einem Universum das eher nicht Homogen ist wird auch nicht konstant sein

Ich
17.10.17, 14:38
Hallo Dedi, Willkommen im Forum!
Erstmal etwas zur Person
Ich hab leider keine Ahnung von höherer Mathematik, nur Realschule und die noch nur mit ohne Abschluß, muß also ohne Formeln auskommen und das schreiben samt Rechtschreibung liegt mir auch nicht so.Ich muss zugeben, dass ich diese oder ähnliche Ankündigungen für meinen Geschmack viel zu oft in diesem Unterforum lese. Ich finde die Begeisterung ja toll, aber es sollte doch einsichtig sein, dass man zum Einstieg in ein Thema nicht unbedingt damit anfangen sollte, es komplett revolutionieren zu wollen.
Wären nicht ein paar Faktenchecks für den Anfang besser? Zum Beispiel:
Fangen wir mit wenigen Teilchen an, also in etwa Vakuum werden die Teilchen als Teilchen auftreten, erhöhen wir die Anzahl der Teilchen werden sie dazu übergehen als Wellen zu erscheinen, solange sie ungerichtet sind. Ändern wir den Versuch in eine gerichtete Bewegung der Teilchen um verschwindet der Wellencharakter wieder .
http://www.forphys.de/Website/qm/exp/v28.html

Dedi
17.10.17, 15:05
Wenn ich bei einem Doppelspaltexperiment annehme das es noch andere Teilchen gibt die in Schwingung sind und somit die Photonen zufällig ablenken wird daraus ein Interferenzmuster entstehen.Soweit passt das Modell aus Teilchen.

Ich
17.10.17, 16:16
Wenn ich bei einem Doppelspaltexperiment annehme das es noch andere Teilchen gibt die in Schwingung sind und somit die Photonen zufällig ablenken wird daraus ein Interferenzmuster entstehen.Soweit passt das Modell aus Teilchen.Deine Aussage war schlicht und einfach falsch. Die richtige Reaktion auf so eine Erkenntnis wäre, einige Zeit darüber nachzudenken und sich zu fragen, was man daraus lernen kann.
Stattdessen nach gerade mal 27 min mit irgendeinem nicht stichhaltigem Gerede einfach zu behaupten, das passe alles, ist die falsche Einstellung.

Also nochmal: Vakuum ist da, und auch nur ein einziges Teilchen, und trotzdem die Welleneigenschaft. Nehmen wir mehr Teilchen, bleibt sie. Lassen wir noch einen Hauch Luft dazu, verschwindet sie und wir haben wieder Teilcheneigenschaft.
Das ist nicht das, was du behauptet hast, und ein "Soweit passt das Modell aus Teilchen." ist gänzlich unangebracht. Vielleicht schläfts du mal drüber und antwortest morgen etwas durchdachter.

Dedi
17.10.17, 16:55
Wenn das Standartmodell das einzig Richtige ist, ist meine Idee natürlich falsch, aber warum denn ein Forum für alternative Ideen wenn diese nicht durchdiskutiert werden können, steht doch schon fest das nur das Standartmodell das einzig wahre ist.
Meine Idee ist doch das ein Vakuum nicht leer ist und versuche damit zu erklären wie Phänomene wie Welle Teilchendualismus anders erklärt werden können. Ich weiß das nicht alles Rund es, deswegen bin ich in ein Diskussionsforum gegangen.

Ich
17.10.17, 20:20
Wie du richtig sagst, ist dies ein Diskussionsforum und keine Werbeplattform für alternative Theorien. Wenn du keinen Widerspruch ertragen kannst, mach' einen Blog auf.

Diskutieren heißt, auf Argumente einzugehen. Das erste liegt auf dem Tisch.

JoAx
17.10.17, 20:39
Wenn das Standartmodell das einzig Richtige ist,

Das hat nichts damit zu tun, dass "das Standartmodell das einzig Richtige ist", sondern damit, dass deine Behauptung, deine "alternative Idee" den realen Beobachtungen widerspricht.

Völlig ungeachtet irgendwelcher "Ideen" oder Modelle gibt es experimentelle Ergebnisse. Ein(e) jede(s) "Idee" und/oder Modell muss diese wiedergeben, wenn sie/es Anspruch erhebt, diese Beobachtungen zu erklären.

Welle Teilchendualismus

Das gibt es nicht.

Dedi
17.10.17, 23:06
Ich versuche nicht das Modell aufzubauen um Messungen zu widersprechen, was ist das ist, sondern um andere Schlußfolgerungen zuzulassen.
Bei dem Doppelspaltexperiment verstehe ich nicht was gegen Teilchen spricht die Einfluß auf z.B. Elektronen oder Photonen hat, könnten es nicht sein das sie es sind die das Ergebnis erst ermöglichen.

Ich
18.10.17, 10:41
Ich versuche nicht das Modell aufzubauen um Messungen zu widersprechen, was ist das ist, sondern um andere Schlußfolgerungen zuzulassen.
Bei dem Doppelspaltexperiment verstehe ich nicht was gegen Teilchen spricht die Einfluß auf z.B. Elektronen oder Photonen hat, könnten es nicht sein das sie es sind die das Ergebnis erst ermöglichen.

"schreiben samt Rechtschreibung liegt mir auch nicht so" schön und gut, aber ich zumindest kann aus den zitierten Sätzen nicht schlau werden. Ich denke, mit ein bisschen Mühe kriegst du schon ein Minimum an Grammatik hin, so dass man wenigstens erahnen kann, was du sagen willst.

Dedi
18.10.17, 12:11
Ich stelle mir das Vakuum nicht leer vor, sondern mit Teilchen gefüllt.
Diese Teilchen stehen nicht still, sie schwingen.
Sie haben eine Wechselwirkung mit Masseteilchen.
Ein Elektron wird von seiner Bahn durch diese Teilchen abgelenkt.
Weitere Elektronen aus der gleichen Quelle mit der gleichen Bahn treffen nicht an der gleichen Stelle mit den Teilchen zusammen und werden deshalb in eine andere Richtung abgelengt.

Ich hoffe das diese Zeilen verständlicher sind.

Ich
18.10.17, 12:44
Ich hoffe das diese Zeilen verständlicher sind.Sind sie, danke.

Aber ich finde keinen Inhalt darin. Ich lese das so, dass die Gegenwart solcher imaginärer Teilchen z.B. Elektronen streut. Luft tut das auch. Mit dem Effekt, dass die Elektronen entweder erst gar nicht irgendwo ankommen, oder dass jedwede Interferenzeffekte verschwinden. Das ist doch nicht, was du erreichen willst, oder?

Dedi
18.10.17, 14:10
Die Teilchen exestieren auch im Vakuum.
Die Idee ist das sie einerseits Massen ablenken können.
Wie eine Wasserwelle Richtung Ufer ausläuft laufen die Wellen der Teilchen Richtung Masse aus.
Bei einem einzelnen Masseteilchen würde der Druck der Wellen von allen Seiten gleich sein.
Nimmt man mehrere Masseteilchen werden diese aufeinander zubewegt, weil der Druck durch die Schwingungen der Teilchen zwischen den Massteilchen etwas geringer ist.
Beschleunigung von Masse bedarf Energie, diese wird den schwingenden Teilchen entzogen.
Die Vorhandene Energie ist zwischen den Masseteilchen geringer, darum ein aufeinander zubewegen.

Als zweite Idee kommt das die Teilchen wie der Lichtäther wirken können.
Nicht starr wie es der Lichtäther sein sollte sonder rotierend, wie die Luft sich mit der Erde bewegt, bewegen sich auch diese Teilchen mit der Rotation der Erde.

Ich
18.10.17, 15:40
Hört sich an wie le Sage (https://de.wikipedia.org/wiki/Le-Sage-Gravitation), die Idee haben wir hier öfter.
Das mit dem mitgeführten Lichtäther (https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84ther_(Physik)#Vollst.C3.A4ndige_.C3.84thermi tf.C3.BChrung) ist jetzt auch nicht das Allerneueste.
Darauf braucht man also nicht gesondert einzugehen, diese Ideen wurden schon lange durchgekaut und ad acta gelegt.

Aber was sagt uns das jetzt zum Doppelspalt?

Timm
18.10.17, 17:22
Die Idee ist das sie einerseits Massen ablenken können.
Wie eine Wasserwelle Richtung Ufer ausläuft laufen die Wellen der Teilchen Richtung Masse aus.
Bei einem einzelnen Masseteilchen würde der Druck der Wellen von allen Seiten gleich sein.


Nur zur Klärung was du sagen willst:
Bewegen Wasserwellen ein Objekt von A nach B oder am selben Ort auf und ab?

Dedi
18.10.17, 17:30
Mit dem Doppelspalt bin ich am überlegen.

Nehme ich die Aussendung von Licht dann erhalte ich einen Impuls bzw. Welle in meinen Teilchen. Ich hab dann für den Doppelspalt eine Welle, aber keinen Punkt auf dem Schirm.
Für einzelne Punkte müßte der Impuls recht gerade durch die Teilchen gehen.
Hier fehlt eine Erlärung für die Verteilung auf dem Schirm.

Bei Elektronen kann ich erklären warum diese auf nicht vorherzusehenden Bahnen abgelenkt werden aber nicht die Häufigkeitsverteilung auf den Schirm.
Es wäre möglich das durch Wechselwirkung mit meinen Teilchen solch ein Muster
hervorgerufen wird, aber wie kann man das Beweisen.

Ich werd mich erstmal mit Intefferenzen beschäftigen.

Dedi
18.10.17, 18:05
Nur zur Klärung was du sagen willst:
Bewegen Wasserwellen ein Objekt von A nach B oder am selben Ort auf und ab?

Von A nach B

Timm
18.10.17, 18:14
Von A nach B
Klare Aussage.
Nochmal zur Bestätigung: in einem Teich schwimmen ein paar Korken. Jemand schmeißt in die Mitte einen Stein und es breiten sich kreisförmige Wellen aus. Die Korken schwimmen mit diesen Welle in Richtung Ufer. Soweit ok?

Dedi
18.10.17, 18:26
An einem Flachen Ufer geht das Wasser in Fließender Bewegung über und nimmt auch die Korken mit.

Timm
18.10.17, 18:38
Auch wenn die Wellen in Ufernähe nicht brechen?

Dedi
18.10.17, 18:52
Wenn am Ufer etwas schwimmt wird es von Wellen hin und herbewegt.
Aber es geht um das Ufer nicht den Korken.
Der Versuchsaufbau müßte aus zwei kleinen Flachen Inseln aus Sand bestehen um zu sehen ob der Sand von Wellen zu einer einzelnen Insel zusammengeschoben wird.

Bernhard
18.10.17, 20:08
Die Korken schwimmen mit diesen Welle in Richtung Ufer. Soweit ok?
Ich würde eher behaupten, dass die Korken in etwa an der gleichen Stelle bleiben, bzw. je nach Windrichtung zum Ufer oder weg vom Ufer getragen werden.

Timm
18.10.17, 20:19
Ich würde eher behaupten, dass die Korken in etwa an der gleichen Stelle bleiben, bzw. je nach Windrichtung zum Ufer oder weg vom Ufer getragen werden.
Bernhard, es ist doch klar, daß du das weißt.

Timm
18.10.17, 20:32
Möglicherweise hast du realisiert, daß Wellen etwas nicht von A nach B befördern. Jetzt hast du das Dilemma, daß der Raum, in dem deine Teilchen "schwimmen", keine seichten Stellen hat (Stichwort flaches Ufer). Es funktioniert auch aus anderen Gründen nicht.

Dedi
18.10.17, 20:43
Möglicherweise hast du realisiert, daß Wellen etwas nicht von A nach B befördern. Jetzt hast du das Dilemma, daß der Raum, in dem deine Teilchen "schwimmen", keine seichten Stellen hat (Stichwort flaches Ufer). Es funktioniert auch aus anderen Gründen nicht.

http://www.spektrum.de/news/traktorstrahl-aus-wasser/1304471
Hier hat man schon etwas mit Wellen bewegt

Als seichte Stelle im Raum nahm ich die Masseteilchen an.

Bernhard
18.10.17, 21:40
Ich stelle mir das Vakuum nicht leer vor, sondern mit Teilchen gefüllt.
Das was man manchmal umgangssprachlich mit Vakuum bezeichnet ist tatsächlich nicht leer. Die Sonne emittiert beispielsweise eine sehr große Anzahl an Neutrinos in den freien Weltraum.

Diese Teilchen stehen nicht still, sie schwingen.
Das trifft auf Neutrinos in gewisser Weise auch zu.

Sie haben eine Wechselwirkung mit Masseteilchen.
Das trifft auf Neutrinos auch zu.

Ein Elektron wird von seiner Bahn durch diese Teilchen abgelenkt.
Das trifft auf Neutrinos auch zu. Wir könnten deine Teilchen also Neutrinos nennen. Wäre das OK?

JoAx
18.10.17, 21:47
...
Das trifft auf Neutrinos auch zu. Wir könnten deine Teilchen also Neutrinos nennen. Wäre das OK?

Keine gute Idee, das alles so anzugehen.

Dedi
18.10.17, 23:21
Wenn eine Teilchenart von der Sonne ins Vakuum ausgesandt wird, dort aber ebensolche Teilchen schon sind sollten sie recht schnell abgebremst werden.

JoAx
19.10.17, 06:01
Wenn eine Teilchenart von der Sonne ins Vakuum ausgesandt wird, dort aber ebensolche Teilchen schon sind sollten sie recht schnell abgebremst werden.

Wieso? Recht schnell - wie schnell ist es?

Dedi
19.10.17, 07:56
Wieso? Recht schnell - wie schnell ist es?

Im Internet finde ich Geschwindigkeitsangaben von nahe Lichtgeschwindgkeit, was durchaus recht schnell ist.

Dedi
19.10.17, 08:41
Zum Doppelspaltexperiment mit Photonen.
Das Aussenden von Licht, sowie das Empangen des Licht geschieht in Portionen.
Als Welle kann Licht durch beide Spalten durchgehen.
Der Energiegehalt der Welle reicht nur aus um einen Punkt auf dem Schirm zu erzeugen.
Das Wellenmodell würde das Intefferenzmuster erklären, der auf eine Portion beschränkte Energiegehalt den Punkt auf den Bilschirm.

Das Aufteilen der Welle passt nicht zur Unteilbarkeit von Photonen aus anderen Experimenten.

Nur auf das Doppelspaltexperiment bezogen währe es eine Erklärung.

JoAx
19.10.17, 13:58
Im Internet finde ich Geschwindigkeitsangaben von nahe Lichtgeschwindgkeit, was durchaus recht schnell ist.

Du hast aber von recht schnell abbremsen gesprochen.

Dedi
19.10.17, 15:48
Du hast aber von recht schnell abbremsen gesprochen.

Es gab die Frage ob die Teilchen aus meinen Modell Neutrinos sein könnten.
Wenn dem so wäre müßten die Neutrinos die von der Sonne kommen von den Neutrinos die laut meinen Modell wie ein Lichtäther um die Sonne herum vorhanden sind abgebremst werden.
Da sich Neutrinos mit hoher Geschwindigkeit bewegen passen sie nicht in das Modell.

Bernhard
19.10.17, 19:50
Da sich Neutrinos mit hoher Geschwindigkeit bewegen passen sie nicht in das Modell.
Das was du bisher beschrieben hast ist kein Modell.

Dedi
19.10.17, 21:06
Das was du bisher beschrieben hast ist kein Modell.

Dann nennen wir es eine Idee.

Der Versuch Doppelspalt mit Photonen ist jetzt bei mir in Überlegung.
Meine Frage dazu ob man behaupten kann das Licht immer eine Welle ist und deswegen durch beide Spalten gehen kann. Auf dem Schirm aber nur einzelne Punkte sind weil jeweils nur genug Energie für einen Punkt vorhanden ist.
Es ist nur auf dieses eine Experiment bezogen.

Bernhard
19.10.17, 21:53
Meine Frage dazu ob man behaupten kann das Licht immer eine Welle ist
Sicher nicht. Dein obiger Hinweis auf den Welle-Teilchen-Dualismus, ist meiner Meinung nach also schon OK.

Um auf deine Frage zu kommen: Man kann Licht durch eine räumliche Funktion beschreiben, die sich mit der Zeit ändert (Welle). Will man diese Welle messen, kommt die Quantenphysik in's Spiel und es gibt dann eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, etwas zu messen.

Dedi
19.10.17, 22:20
Sicher nicht. Dein obiger Hinweis auf den Welle-Teilchen-Dualismus, ist meiner Meinung nach also schon OK.



Die Überlegung ging nur auf dieses eine Experiment, ohne das Wissen von Quantenmechanik ohne zu wissen das Photonen sicht nicht teilen können.

Bernhard
19.10.17, 22:37
Die Überlegung ging nur auf dieses eine Experiment, ohne das Wissen von Quantenmechanik ohne zu wissen das Photonen sicht nicht teilen können.
Ja und weiter?

Das erstaunliche am Doppelspalt-Experiment ist doch vor allem, dass man da auch bei Elektronen- und sogar bei Molekül-Strahlen Interferenzerscheinungen beobachten kann. Man kann damit also gewisse Welleneigenschaften von Materie-Teilchen bis hin zu großen Molekülen nachweisen.

Der Teilchencharakter von elektromagnetischer Strahlung tritt beispielsweise bei der Wechselwirkung mit Materie in Erscheinung, wie z.B. bei der Ionisation von Atomen durch em-Strahlung.

Dedi
19.10.17, 23:05
Ja und weiter?



Der erste Schritt ist für das Ergebniß eines Experiment eine alternative Erklärung zu finden, wenn es dann im Widerspruch zu dem Ergebniß eines anderen Experiment steht ist es als nächstes zu betrachten.
Meine Erklärung steht im Widerspruch zur Unteilbarkeit von Photonen, werde dieses als nächstes zu betrachten, wenn das Doppelspaltexperiment die Möglichkeit von immer Welle zuläßt.

Dedi
20.10.17, 09:44
Ja und weiter?

Das erstaunliche am Doppelspalt-Experiment ist doch vor allem, dass man da auch bei Elektronen- und sogar bei Molekül-Strahlen Interferenzerscheinungen beobachten kann. Man kann damit also gewisse Welleneigenschaften von Materie-Teilchen bis hin zu großen Molekülen nachweisen.

Der Teilchencharakter von elektromagnetischer Strahlung tritt beispielsweise bei der Wechselwirkung mit Materie in Erscheinung, wie z.B. bei der Ionisation von Atomen durch em-Strahlung.

Doppelspaltexperiment mit Elektronen.
Auch hier die Frage ob es sein könnte das ein Elektron nur Welle ist und deswegen durch beide Spalten gehen kann.
Die Wahrscheinlichkeit an welchen Stellen das Elektron hinter dem Doppelspalt als Teilchen erscheint ändert sich mit dieser Überlegung nicht.
Die Überlegung ist ob Teilchen notwendig sind oder ob uns Wellen nur als Teilchen erscheinen.

Bernhard
20.10.17, 11:01
Doppelspaltexperiment mit Elektronen.
Auch hier die Frage ob es sein könnte das ein Elektron nur Welle ist und deswegen durch beide Spalten gehen kann.
Das ist genau der richtige Ansatz.

Man kann das Elektron auch als Materiewelle beschreiben. Die Welle wird in der Quantenphysik allerdings durch eine Wahrscheinlichkeitswelle beschrieben. Die Welle gibt im Prinzip die räumliche Aufenthaltswahrscheinlichkeit dafür an das Elektron an dieser Stelle nachweisen zu können.

Dedi
20.10.17, 21:50
Dann versuch ich mal das nächste Experiment durchzugehen.
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html
Nachweis von Photonen.

Eine Zweiphotonenquelle, ein Photon für den Trigger eines über einen Strahlteiler der Photonen zufällig zu einem von zwei Detektoren weiterleitet.

Es soll nachgewisen werden das Photonen sich nicht teilen können und deswegen nur jeweils von einem Detektor empfangen werden.

Ein einzelnes Photon über den Strahlteiler das an einem der Detektoren regestriert wird verstehe ich.
Das nicht beide Detektoren etwas empfangen auch.
Aber warum sollte es auch anders sein, es ist nur ein Photon vorhanden, ein einzelnes Photon kann nur an einem Detektor regestriert werden weil nur eines vorhanden ist.
Würde am Strahlteiler das Photon geteilt ist es kein vollständiges Lichtquant mehr , das wird dann aber an keinem Detektor regestriert.
Nicht regestrierte Photonen gab es wiederum einige.

Zum Strahlteiler
Ist das Photon welches aus dem Strahlteiler hinausgeht das selbe das auch hineingegangen ist? Wenn das Photon erst seine komplette Energie abgiebt danach ein neues Photon mit Richtung eines der Detektoren ausgesendet wird dann fehlt die Möglichkeit das sich das Photon überhaupt teilen könnte.

Bernhard
21.10.17, 08:15
Wenn das Photon erst seine komplette Energie abgiebt danach ein neues Photon mit Richtung eines der Detektoren ausgesendet wird dann fehlt die Möglichkeit das sich das Photon überhaupt teilen könnte.
Unteilbarkeit ist hier nicht allgemein gültig zu verstehen. Der nichtlineare Kristall zeigt ja auch, dass bei einer Wechselwirkung aus einem Photon zwei werden können. Allgemein gültig ist vielmehr die Energieerhaltung. Am Strahlteiler wird ein Photon entweder durchgelassen (transmittiert) oder erst absorbiert und dann im 90° Winkel wieder emittiert.

Beim (nichtlinearen) Kristall werden aus einem Photon der Energie E zwei Photonen mit der Energie E/2.

Dedi
21.10.17, 09:01
Das Verständniß für Photonen versuch ich gerade zu bekommen.

Wenn das plancksche Wirkungsquantum konstant ist haben zwei Photonen mit der halben Energie auch nur die halbe Frequenz des Ursprünglichen Photons.
Das dürfte wieder Probleme mit den Detektoren geben.
Sollte die Frequenz konstant bleiben dann würde das plancksche Wirkungsquantum halbiert werden, dann dürften die neu enstandenen Teile aber keine Photonen mehr sein.

Und das im Strahlteiler ein neues Photon mit der Richtung auf nur einen Detektor entsteht ist auch noch möglich.

Bernhard
21.10.17, 10:06
Das dürfte wieder Probleme mit den Detektoren geben.
Warum? Der Detektor muss nur im verwendeten Frequenzbereich detektieren und es funktioniert.

Sollte die Frequenz konstant bleiben dann würde das plancksche Wirkungsquantum halbiert werden
Guter Witz.

Und das im Strahlteiler ein neues Photon mit der Richtung auf nur einen Detektor entsteht ist auch noch möglich.
Von mir aus, ja.

Dedi
21.10.17, 11:24
Warum? Der Detektor muss nur im verwendeten Frequenzbereich detektieren und es funktioniert.

.

Müßte, ich finde leider für die Wellenlänge vor dem Strahlteiler und die von den Detektoren jeweils eine Angabe von 810 nm.

Am meisten irritiert mich aber der Strahlteiler.
Wenn Photonen nicht durchgeleitet werden, dann ist der Strahlteiler nur eine Photonenquelle und kann damit nur ganze Photonen aussenden.Er würde in etwa wie das nichtlineare Kristall funktionieren, nur würde ein einzelnes Photon ausgesendet.
Dann währe der Strahlteiler aber nicht für dieses Experiment geeignet.
Gibt es Informatinen zu dem Strahlteiler die eine reine Durchleitung erklären?

Ich hätte auch Interesse an ein Doppelspaltexperiment mit Photonen, aber hinter dem Doppelspalt eine Abtrennung und entsprechend zwei Detektoren um zu sehen wie Welle/Teilchen darauf reagieren.

Bernhard
21.10.17, 13:18
Ich hätte auch Interesse an ein Doppelspaltexperiment mit Photonen, aber hinter dem Doppelspalt eine Abtrennung und entsprechend zwei Detektoren um zu sehen wie Welle/Teilchen darauf reagieren.
Siehe dazu auch hier: http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html

Dedi
21.10.17, 14:33
Siehe dazu auch hier: http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html

Was passiert eigendlich an den Spiegeln, kann das Photon dort mit sich selber interferieren? Der Anfang der Welle trifft nach der Reflexion auf den Teil der Welle der noch nicht den Spiegel erreicht hat?

Ein komplettes Verständnis zu den Experiment wird noch dauern, spätestens bei den Polarationsfiltern hab ich noch echte Schwierigkeiten.
Aber die Frage ob die Spiegel die Intefferentz erzeugen können und die Strahlteiler immer nur die komplette Energie weiterleiten, stell ich schon mal.

Bernhard
21.10.17, 15:59
Was passiert eigendlich an den Spiegeln, kann das Photon dort mit sich selber interferieren?
Die Spiegel sind dabei relativ unwichtig.

Die Interferenz kommt von den unterschiedlichen Weglängen, die das Photon auf den beiden möglichen Wegen zurücklegen muss, genauso wie beim Doppelspalt.

Da die Interferenz mit einem "Teilchen" (also klassisch gesehen) schlecht erklärbar ist, wird es so beschrieben, dass das Photon "mit sich selbst" interferiert. Man muss sich dazu eigentlich zwei Photonen vorstellen, die zwei unterschiedlich lange Wege zurück legen und dann beim Detektor interferieren.

In der mathematischen Beschreibung verwendet man zur Erklärung, wie gesagt, eine Wellenfunktion mit der man dann auch wieder die Interferenz beschreiben kann.

Timm
21.10.17, 16:36
Am meisten irritiert mich aber der Strahlteiler.
Wenn Photonen nicht durchgeleitet werden, dann ist der Strahlteiler nur eine Photonenquelle und kann damit nur ganze Photonen aussenden.
Kein Wunder, solange du klassisch denkst. Der Strahlteiler reflektiert das Photon oder läßt es durch. Danach existiert es aber nicht im Zustand reflektiert oder durchgelassen, sondern in einer Superposiiton beider Möglichkeiten (ähnlich wie nach dem Doppelspalt, hier in der Superposition linker Spalt rechter Spalt). Beim Mach Zehnder Interferometer entscheidet die Detektion an einem der beiden Schirme, welchen Weg das Photon genommen hat.

Plankton
21.10.17, 17:07
[...]
Die Interferenz kommt von den unterschiedlichen Weglängen, die das Photon auf den beiden möglichen Wegen zurücklegen muss, genauso wie beim Doppelspalt. [...]
He-Ho!
Dazu hätte ich auch noch eine Frage: ich habe das mal so gelesen hier: (der Rest im Artikel ist HIER Nebensache ;) )

http://scienceblogs.com/principles/2008/11/20/manyworlds-and-decoherence/

but let’s think about a Mach-Zehnder Interferometer:
...

We take a couple of mirrors and steer the two possible photon paths back together, and use a second beamsplitter to combine those two paths on two detectors. If we’re dealing with waves, this should result in some interference that will depend on the relative lengths of the two paths. The probability of finding the photon at Detector 1 will range from 0% to 100%, and the probability of finding the photon at Detector 2 will range from 100% to 0%, in a complementary manner.

Liege ich richtig mit der Vermutung, würde ich den Path 1 sehr, sehr kurz machen, würde ich das Photon bei Detektor 1 (hier hinter Path 1) zu 2/3 messen, und umgekehrt bei Path 2 zu 1/3 ?

Oder wenn man es so (ANDERS!) ausdrücken kann: mache ich den Path 1 sehr, sehr kurz und den Path 2 sehr, sehr lang im Verhältnis, UND ich hätte mehr "Störgeräusche" auf Path 2
führt dies dazu, dass der Detektor 1 zu 2/3 misst und Detektor 2 zu 1/3?
Oder gehen gleich jegliche Interferenzeigenschaften verloren und ich bekomme am Ende 50 / 50?

Bekomme ich bei absolut gleicher Länge der Wege auch 50 /50 ?

Bernhard
21.10.17, 20:58
Beim Mach Zehnder Interferometer entscheidet die Detektion an einem der beiden Schirme, welchen Weg das Photon genommen hat.
Das stimmt meiner Meinung nach nicht. Am Detektor findet die Messung statt und beinhaltet damit unwiderruflich die Interferenzeffekte. Informationen über den Weg des Photons lassen sich aus dieser Information nicht mehr herleiten. Auf der Seite der Uni-Erlangen wird das (indirekt) auch so beschrieben.

Bernhard
21.10.17, 21:04
Bekomme ich bei absolut gleicher Länge der Wege auch 50 /50 ?
Die Funktionsweise eines MZ-Interferometers kann man im zugehörigen Wikipedia-Artikel überfliegen. Etwas ausführlicher bekommt man es auf der englischen Seite: https://en.wikipedia.org/wiki/Mach%E2%80%93Zehnder_interferometer#Observing_the_ effect_of_a_sample . Die Ergebnisse an Detektor 1 und 2 sind also nicht unabhängig.

Bernhard
21.10.17, 21:10
Kein Wunder, solange du klassisch denkst.
Das ist bei dieser Diskussion in vielen Punkten OK, weil sich die Erwartungswerte der Quantentheorie, entsprechend der klassischen Wellentheorie verhalten (sollten).

Off-Topic: Dedi schlägt sich mMn recht gut. Deswegen auch von mir nachträglich ein Willkommen im Forum. Der Link auf die Seite der Uni-Erlangen gefällt mir ausgesprochen gut. Er ist sehr lehrreich.

JoAx
21.10.17, 22:42
Liege ich richtig mit der Vermutung, würde ich den Path 1 sehr, sehr kurz machen, würde ich das Photon bei Detektor 1 (hier hinter Path 1) zu 2/3 messen, und umgekehrt bei Path 2 zu 1/3 ?


Nein. Die absolute Länge des Weges ist nicht wichtig. Aber die relative. Die Frage ist jetzt - relativ zu was?

Timm
22.10.17, 07:49
Das stimmt meiner Meinung nach nicht. Am Detektor findet die Messung statt und beinhaltet damit unwiderruflich die Interferenzeffekte. Informationen über den Weg des Photons lassen sich aus dieser Information nicht mehr herleiten. Auf der Seite der Uni-Erlangen wird das (indirekt) auch so beschrieben.

Ja, du hast recht, meine Anmerkung bezog sich auf den Fall, daß der 2. Strahlteiler fehlt, aber dann heißt die Anordnung anders.

Dedi
22.10.17, 12:32
Das ist bei dieser Diskussion in vielen Punkten OK, weil sich die Erwartungswerte der Quantentheorie, entsprechend der klassischen Wellentheorie verhalten (sollten).

Off-Topic: Dedi schlägt sich mMn recht gut. Deswegen auch von mir nachträglich ein Willkommen im Forum. Der Link auf die Seite der Uni-Erlangen gefällt mir ausgesprochen gut. Er ist sehr lehrreich.

Die Meßergebnisse sind hilfreich, oder doch verwirrend?
In „Existenz des Photons“ sind nicht unbedeutende Verluste von Photonen zu sehen.
„Interferenz von einzelnen Photonen“ findet aber im Maximum fast alle ausgesendete Photonen.Warum sind hier kaum Verluste wenn dem Experiment doch nur zwei Spiegel hinzugefügt wurden?

Was genau passiert im Strahlteiler, sind hier mehr als zwei Richtungen Möglich?
Und wie ist die Wahrscheinlichkeitsverteilung beim Verlassen des Kristalls wenn nur eine bestimmte Richtung betrachtet wird.Kann der Strahlteiler eine Wahrscheinlichkeit wie die eines Einzelnen Spaltes hervorrufen? Und beim Wiederholten durchlauf aus dieser Wahrscheinlichkeitsverteilung dann die Verteilug eines Doppelspaltes hervorrufen?

Bernhard
22.10.17, 12:54
Die Meßergebnisse sind hilfreich, oder doch verwirrend?

Man darf die Animationen natürlich nicht überbewerten. Es sind typische Momentaufnahmen von realen Experimenten. Immerhin ist der Hintergrund (Quantenmechanik) an nahezu "zahllosen" Experimenten bestätigt.

Dedi
22.10.17, 13:13
Man darf die Animationen natürlich nicht überbewerten. Es sind typische Momentaufnahmen von realen Experimenten. Immerhin ist der Hintergrund (Quantenmechanik) an nahezu "zahllosen" Experimenten bestätigt.

Schau dir die Tabellen mit den Mewerten an.
Bei nur „Strahlteiler“ sind die Verulste an Photonen sehr groß.
In „Interferenz von einzelnen Photonen“ fast nicht mehr vorhanden, aber Verluste können nicht einfach verschwinden.

„Zahllose“ Experimente und deren Rückschlüsse sind einzeln anzugehen, ist irdgendwoh ein Fehler in einer Überlegung können weitere Experimente aufgrund dieses Fehlers dann ebenfalls falsch sein.Betrachten wir also nur diese beiden, braucht es eine Erklärung für die nicht mehr vorhandene Verluste der Photonen.

Plankton
22.10.17, 13:55
[...] Die Frage ist jetzt - relativ zu was?
Ich bin davon ausgegangen Path 1 zu Path 2. Ansonsten kann ich mir die relative Länge des Weges nur noch im Zusammenhang mit den Spiegeln in jedem Weg vorstellen.

BTW:
Das "welche Phase - welcher Weg" - Informationsspiel hatte ich hier mal vorgestellt --> http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2851

PS: Das Photon wird durch eine Wellenfunktion beschrieben AFAIK. Dann habe ich meinen Splitter (Polarisationsfilter (?)) und dahinter habe ich dann exakt die gleichen Verhältnisse in meinem Beispiel: relative Länge der Wege zueinander, und gleiche Anordnung der Spiegel. Dann kommt mein zweiter Splitter (?) und meine zwei Detektoren.
Logisch erscheint mir dann eben 50/50 --> statistisch nach einer großen Anzahl von Versuchen.

Dieses Verhalten von dem Quantenobjekt ist doch in diesem Beispiel vergleichbar mit anderem Verhalten von anderen Quantenobjekten. Z.B. einem Silberatom bei Stern-Gerlach. :confused:

Mich interessiert das so wie hier beschrieben:
http://scienceblogs.com/principles/2008/11/20/manyworlds-and-decoherence/

-----
The only way to detect interference of a single photon is to repeat the experiment many times, each time sending only one photon in. You record which detector “clicked” for each photon, and slowly build up a measurement of the probability of finding it at each detector. You can also vary the relative path length, repeating the experiment many times at various different lengths, and in this way you’ll trace out the probability distribution as a function of mirror position. If you’re dealing with wavefunctions, you’ll see an interference pattern ranging between 0% and 100% probability for each detector, and if you’re dealing with particles, you’ll find a constant 50% for each detector.

So what do you find if you do this? Well, if you’ve set your interferometer up properly, with short path lengths and stable mirror mounts and all that technical stuff, you should see an interference pattern. So, a beamsplitter gives us a wavefunction in a superposition of two states.

How does this turn into two photons that each take a single path, though? To see that, let’s think about making our interferometer huge:

...
The wavy lines (*in beiden Pfaden) indicate a really long distance, say, a hundred kilometers, passing through air the whole way. What do we see then?

Well, if we’re talking about a long distance in a turbid medium, there’s going to be a phase shift. If you think in terms of waves, there are going to be interactions along the way that slow down or speed up the waves on one path or the other. This will cause a shift in the interference pattern, depending on exactly what happened along the way. Those shifts are really tiny, but they add up. If you’re talking about a short interferometer in a controlled laboratory setting, there won’t be enough of a shift to do much, but if you’re talking about a really long interferometer, passing through many kilometers of atmosphere, it’ll build up to something pretty significant.

That phase shift changes the interference pattern. If the probability of finding the photon at Detector 1 is 100% with no interactions, it could be, say, 25% with the right sort of interactions. Or 50%. Or 75%. Or 0%. The exact probability depends on exactly what happened to the piece of the wavefunction that traveled on each path.

And here’s the thing: that shift is also random. What you get depends on exactly what went on when you sent a particular photon in. A little gust of wind might result in a slightly higher air density, leading to a bigger phase shift. Another gust might lower the density, leading to a smaller phase shift. Every time you run the experiment, the shift will be slightly different.

So what happens to your interference pattern? Well, it goes away. The first photon may have a 100% chance of turning up at Detector 1, but the second will have a 25% chance, the third a 73.2% chance, the fourth a 3.6% chance, and so on. As you repeat the experiment many times these all smear together, and you end up finding that half of the photons end up on Detector 1, and the other half end up on Detector 2. The interaction between the photon and the air destroys your interference pattern.
-----

ABER mit dem Unterschied:
Wie schaut es aus, wenn ich diese "really long distance, say, a hundred kilometers, passing through air the whole way" nur in einen Pfad einbaue?
Der andere Pfad aber immer noch wie im "1. Versuch" die kontrollierten Laborbedingungen hat.

Verliere ich auch die Interferenzeigenschaften? Messe ich das Photon dann am Detektor 1 öfters? Oder bekomme ich auch hier 50 / 50 ?

Bernhard
22.10.17, 15:41
Schau dir die Tabellen mit den Mewerten an.
Bei nur „Strahlteiler“ sind die Verulste an Photonen sehr groß.

Kannst du bitte den Link auf die Tabellen angeben?

Dedi
22.10.17, 16:30
Kannst du bitte den Link auf die Tabellen angeben?


http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Existenz/Kapitel3/Daten_Statistik.txt

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Interferenz/Photon/Daten_Interferenz.txt

JoAx
22.10.17, 17:02
Ich bin davon ausgegangen Path 1 zu Path 2. Ansonsten kann ich mir die relative Länge des Weges nur noch im Zusammenhang mit den Spiegeln in jedem Weg vorstellen.


Du vermischst hier total unterschiedliche Experimente, habe ich das Gefühl.

Bernhard
22.10.17, 21:57
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html
Interferenz, Kapitel 3

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Existenz/Kapitel3/Daten_Statistik.txt
Daten zur Photonenstatistik

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/index.html?/quantumlab/Interferenz/Unteilbarkeit/index.html
Interferenz, Kapitel 3

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Interferenz/Photon/Daten_Interferenz.txt
Daten zu Interferenz, Kapitel 2

Die Links haben nicht gerade viel miteinander zu tun :rolleyes: .

Bernhard
22.10.17, 23:01
Du vermischst hier total unterschiedliche Experimente, habe ich das Gefühl.
Ein großer Teil des Artikels auf scienceblogs geht ja nur darum, dass bei extrem langen Interferometer-Armen die Interferenz im MZ-Interferometer aufgrund von unkontrollierbaren Störungen zerstört wird. Das würde noch halbwegs zum Thema passen. Die weiteren Schlüsse auf die Viele-Welten-Interpretation habe ich nicht mehr gelesen. Sie sind für dieses Thema eher unwichtig.

Dedi
22.10.17, 23:12
Die beiden Experimente meinte ich, der Link auf die Daten ist jeweils am Ende

Existenz des Photons Kapitel 3
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Existenz/Kapitel3/index.html
Interferenz Kapitel 2:
http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Interferenz/Photon/index.html

Dedi
28.10.17, 13:48
Ich versuche mal meine Gedanken wiederzugeben, anhand Interferenz von einzelnen Photonen mit Polarisationsfiltern.

http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/quantumlab/Interferenz/Weginformation/index.html

Eine Photonenquelle
Ein Filter 45 Grad, filtert unerwünschte Wellen heraus
Ein Interferometer, vor dem Spiegel jeweils ein Filter welches auf 0 oder 90 Grad eingestellt werden kann.
Vor dem Detektor die Möglichkeit ein 45 Grad Filter einzusetzen.
Stehen beide Filter auf 0 bzw. auf 90 Grad ergibt sich ein Interferenzmuster, im Maximum ca. 1200 von 3800, die Filter nehmen einiges an Möglichkeiten.
Stehen beide Filter auf unterschiedlicher Stellung verschwindet das Muster, ein recht gerader Strich bei 600 bleibt, hier aber glaub ich eher an zwei Intferenzmuster die um 180 Grad verschoben sind.
Wird jetzt das 45 Grad Filter vor dem Detektor eingesetzt erscheint wiederum ein Muster, in etwa die Hälfte an Möglichkeiten wird hier entfernt.
Ich gehe hier jede Station nur mit Welle durch, Teilcheneigenschaft sehe nur beim Detektor, aber auch nur weil die Welle ihre Energie nur als ganzes an einer Stelle abgeben kann.
Im Interferometer lasse ich die Möglichkeit zu das sich die Welle teilt, ob nur Theoretisch oder tatsächlich, was eine Halbierung des Photons bedeuten würde. Hier würde dann etwas entstehen was nicht mehr Photon ist mit unbestimmten physikalischen Eigenschaften. Welle muß es bleiben und den Weg vom Strahlteiler zu den Spiegeln und wieder zurück muß es gehen können.

Ich finde hier keinen Grund für das Photon jemals als Teilchen aufzutreten zu müssen, alles funktioniert mit Welle. Es muß auch nicht wissen welchen Weg es gehen kann wenn es nur Welle ist.
Auch am Doppelspalt mit einzelnen Photonen kann alles mit nur Welle erklärt werden. Das erscheinen als Teilchen ist nur wenn es dedektiert wird, weil es nur als ganzes an einem Punkt passieren kann.

Im Experiment mit Strahlteiler fehlen recht viele der Photonen
Das Experiment Interferometer findet fast alle 3800 Photonen
In Interferometer mit nachgeschalteten Strahlteiler sind wiederum recht hohe Photonenverluste.
Ich kann mit diesen Daten nicht auf eine unzerteilbarkeit von Photonen schließen, die Detektoren hätten auch keine Möglichkeit ein halbiertes Photon zu erkennen welches damit ja keines mehr währe.

Bernhard
28.10.17, 23:11
Ich kann mit diesen Daten nicht auf eine unzerteilbarkeit von Photonen schließen
Es hängt davon ab, wie man "Unzerteilbarkeit" versteht, definiert und verwendet.

In den üblichen Lehrbüchern zur Quantenmechanik stehen (wie bereits erwähnt) ganz andere Begriffe, wie Wellenfunktion, Eigenwert, Eigenvektor und Operator im Vordergrund. So wie Du aktuell die Seite der Uni-Erlangen liest, bekommst Du dort eher populärwissenschaftliche Informationen und die sind immer mit Vorsicht zu genießen, zudem insbesondere dann, wenn es um Quantenmechanik geht. Wer hier Exaktheit haben will, kommt an der zugehörigen Mathematik nicht vorbei. So wie es genaugenommen keine Handwerker ohne Werkzeuge gibt, so gibt es genaugenommen eben auch keine Quantenmechanik ohne Mathematik.

Die Stärken und Schwächen der Texte von der thematisierten Seite (Uni-Erlangen) erschließen sich leider erst dann, wenn man die mathematischen Formalismen der Quantenmechanik kennt.

Dedi
29.10.17, 02:30
Das mir viel Wissen fehlt läßt sich nicht so leicht beheben.

Zu allen von mir gefundenen Experimenten um die Unteilbarkeit von Photonen nachzuweisen fehlt mir die Information wie diese denn detektiert werden sollen wenn das Quant zerteilt wird. Da sollte keine theoretische oder praktische Möglichkeit vorhanden sein, entweder es ist komplett und kann an einer einzigen Stelle erfasst werden oder eben überhaupt nicht.

Bernhard
29.10.17, 06:47
Das mir viel Wissen fehlt läßt sich nicht so leicht beheben.
Im Gymnasium wird man über die Stochastik, bzw. Wahrscheinlichkeitslehre gut darauf vorbereitet. Du kannst Dir mit Hilfe der folgenden Wikipedia-Artikel dazu einen kleinen Überblick verschaffen.

Mit dem Urnenmodell (https://de.wikipedia.org/wiki/Urnenmodell) kann man bereits sehr viele Aufgaben lösen, wie z.B. beim Lotto, Kartenspielen oder Würfelspielen und ohne diese Kenntnisse kann man meiner Meinung nach auch kein oder nur sehr wenig Können im Umgang mit Wahrscheinlichkeiten im Allgemeinen entwickeln.

Abstrakter wird es dann mit der Poisson-Verteilung (https://de.wikipedia.org/wiki/Poisson-Verteilung) und der Normalverteilung (https://de.wikipedia.org/wiki/Normalverteilung), allerdings geht man auch in der Schule diese Themen erst dann an, wenn man mal einige Aufgaben mit dem Urnenmodell erfolgreich gelöst hat.

Plankton
29.10.17, 10:03
BTW: AFAIK gilt die "Unteilbarkeit" von Elemntarteilche doch für alle, oder nicht? Genauso wie die Ununterscheidbarkeit....

Du vermischst hier total unterschiedliche Experimente, habe ich das Gefühl.

@JoAx

Ich vermische hier nichts. AFAIK wird sicher auch bei nur einem Pfad in dem gemessen wird (nichts anderes ist ja dieser "lange Weg mit Luftmolekülen"), die Interferenz zerstört. Das konnte man schon in dem Artikel lesen zu dem Path-Phase Spiel IMHO. Ich dachte daher die Frage wäre ziemlich einfach mit Ja/Nein zu beantworten.

Was mich genauer noch nämlich interessiert hätte:
Ich möchte bei dem Aufbau wie geschildert mit MZ-Interferometer (1 BS am "Anfang" - 2 Pfade + Spiegel - 1 BS am "Ende" und je 2 Detektoren) folgende Ausgangsmessung realisieren:

A) ich messe am Detektor 1 50% und am Detektor 2 50% (die Weg-Information ist nicht "rekonstruierbar") es gibt Interferenz.
B) ich messe am Detektor 1 ~99% und am Detektor 2 ~1 % (die Weg-Information ist nicht "rekonstruierbar") es gibt Interferenz.

Wie muss ich die Spiegel in den beiden Pfaden anordnen?

A) in absolut gleichem Abstand von BS"Anfang" zu BS"Ende" in beiden Pfaden?
so dass die relativen Weglängen nach dem 1. Splitter (zum Spiegel) für beide Pfade gleich sind und somit auch der relative Weg (vom Spiegel) vor dem 2. Splitter?

B) Ich stelle den 1 Spiegel in einem Pfad ("UP"-Pfad) fast direkt nach dem 1. BS auf. Der Weg vom 1. BS zum Spiegel ist hier relativ kurz. Der Weg vom Spiegel zum 2. BS realtiv lang.
Im anderen Pfad mache ich das umgekehrt. Langer Weg vom 1. BS zum Spiegel im "Down"-Pfad. Und kurzer Weg vom Spiegel zum 2. BS.
(Technisch gehört der Detektor1 zum "Down"-Pfad was Ausrichtung von BS1 und BS2 betrifft.)


@Dedi
Vielleicht hilft es dir erstmal klar zu machen, dass man in der Quantenmechanik Wellen beschreibt, und alle Eigenschaften die man auch sonst sich für ausdenken kann ungefähr auch gelten. Salopp verliert man diese Welleneigenschaften dann bei einer Messung und man hat klassische Punktteilchen ohne Welleneigenschaften. Ganz falsch ist das Bild hier nicht.

Als Einsteiger würde ich dir empfehlen die Threads hier im Forum erstmal zu Superposition und Co. zu lesen. Auch allgemein etwas zur Unschärfrelation und Co.

Dedi
29.10.17, 10:31
Erstmal würde mich das mit der Erfassung von Photonen Interessieren.
Bei einem Experiment in dem ein Nachweiß erfolgen soll ob sie sich teilen können muß auch eine detektierbarkeit von zerteilten Photonen vorhanden sein.
Ich nehme an das die Wellenlänge bleibt, dann bleiben zwei Wellenpakete unterhalb der Energie eines ganzen Photons.Wenn diese zerteilte Welle detektiert werden könnte gibt es Probleme mit der Tatsache das Photonen nur in kompletten Wellenpaket ausgesandt bzw. empfangen werden können.
Erfaßt werden sollten nur ganze Wellenpakete, das stimmt mit einer 50% Verteilung auf jeweils einen der Detektoren überein, entweder wird ein ganzes erfaßt oder keines, niemals aber zwei.
Wenn die Experimente für Unzerteilbarkeit von Photonen nicht stimmig sind, erschließt sich die Möglichkeit Photonen als immer nur Welle anzusehen.

Die Möglichkeit das Wellenpaket zu zerteilen könnte auch unter der Bedingung erfolgen das es sich wieder mit sich selbst vereinigen muß, weil es anders nicht exestieren kann.
Auch diese Überlegung würde zu den Meßergebnis passen und dem Photon eine Existens als immer nur Welle ermöglichen.

Dedi
29.10.17, 10:41
BTW:

@Dedi
Vielleicht hilft es dir erstmal klar zu machen, dass man in der Quantenmechanik Wellen beschreibt, und alle Eigenschaften die man auch sonst sich für ausdenken kann ungefähr auch gelten. Salopp verliert man diese Welleneigenschaften dann bei einer Messung und man hat klassische Punktteilchen ohne Welleneigenschaften. Ganz falsch ist das Bild hier nicht.
.

Alles mit Welle zu beschreiben kann ich mit meiner klassischen Denkweise vereinbaren, ich nehme ja auch an das zumindestens bei Photonen alles nur Welle ist.
Was ich widersprüchlich finde ist die Teilcheneigenschaft der Photonen.

Plankton
29.10.17, 11:27
Alles mit Welle zu beschreiben kann ich mit meiner klassischen Denkweise vereinbaren, ich nehme ja auch an das zumindestens bei Photonen alles nur Welle ist.
Was ich widersprüchlich finde ist die Teilcheneigenschaft der Photonen.
Nun ja, da kann ich nicht ganz weiterhelfen. Zumindest kannst du das in einer Simulation dir anschauen.

http://www.quantenphysik-schule.de/download.htm

bei Interferometer....

Man kann am Schirm ohne Detektoren klassische Interferenzmuster erkennen, und mit Detektoren eben nicht. Warum, lass ich mal die Physiker genau erklären. :D

BTW: PS @ Joax
Falls das missverstanden wurde --> den Thread den hier mal angesprochen habe: http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2851
dort sind die Experimente selbstverständlich ganz anders als bei einem klassischen MZ-I wie z.B. in der Simulation.

Interessieren hier im Thread tut mich nur der "Standard-Aufbau". In dem anderen Artikel geht es nur um Trennung, dass man entweder den Weg wissen kann oder die quasi die Interferenz wie eben beschrieben.

@Dedi
Ich kann dir zumindest sagen, dass viele Details eine Rolle spielen. Z.B macht es in der Simulation bereits einen großen Unterschied, wo die Detektoren sind. Sind sie in den Pfaden gehen die Interferenzmuster verloren. Hat man sie hinter den Pfaden z.B. sind sie für die Messung noch "vorhanden". (Einfach beide Detektoren abschalten und das Muster am Schirm sehen.)

BTW: Also, so wie ich das sehe habe ich IMHO
bei gleicher Postion der Spiegel meine 50/50 Verteilung mit Interferenz (keine Detektoren).

Und bei einem Detektor in einem Pfad, habe ich auch 50/50, aber ohne Interferenz? :confused:

Dedi
29.10.17, 13:02
Einzelne Photonen durch den Doppelspalt müßte geschichtlich das erste Experiment sein das mich irritiert.
Ein einzelnes Photon mit Interferenzmuster, soweit ok wenn es sich am Doppelspalt als Welle aufteilen kann.
Erscheinung als Teilchen auf dem Schirm, auch ok, wie auch sonst sollte sich ein Photon zeigen wenn es nur die Möglichkeit hat einmalig seine komplette Energie an einem Punkt abzugeben.
Es braucht hier kein Photon als Teilchen.

Versucht mal euer Wissen auszublenden um nur dieses Experiment durchzugehen.

Schon hier kann sich ein Fehler eingeschlichen haben.
Wenn nachfolgende Experimente davon ausgehen das Photonen Teilcheneigenschaft haben, was eventuell nicht stimmt, kann dieser Fehler von Experiment zu Experiment weitergereicht werden.

Hawkwind
29.10.17, 14:35
Alles mit Welle zu beschreiben kann ich mit meiner klassischen Denkweise vereinbaren, ich nehme ja auch an das zumindestens bei Photonen alles nur Welle ist.
Was ich widersprüchlich finde ist die Teilcheneigenschaft der Photonen.

Was die Quantelung des Lichtes immer noch am eindrucksvollsten demonstriert, ist m.E. der Photoeffekt (https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt)

Die Energie des Lichtes wird in Paketen der Größe h*f transportiert.

Diskussion bez. Teilchen oder Welle etc. ist eh uninteressant, da obsolet und nur von historischer Bedeutung. Die relativistische Quantenfeldtheorie kennt keine strenge Unterscheidung zwischen Feld und Teilchen. Jedes Feld hat sein Quant, und das ist beim Licht das Photon ... übrigens ein m.E. ziemlich "gewöhnungsbedürftiges" Quant wegen Ruhemasse=0, was auch in einigen theoretischen "Komplikationen" resultiert: es lässt sich kein Ortsoperator für das Photon definieren etc..

Bernhard
29.10.17, 16:13
es lässt sich kein Ortsoperator für das Photon definieren etc..
Wenn dem so wäre, gäbe es auch für masselose Fermionen keinen Ortsoperator und damit dann nicht mal für das Elektron.

Lubbert
31.10.17, 08:19
Wenn dem so wäre, gäbe es auch für masselose Fermionen keinen Ortsoperator und damit dann nicht mal für das Elektron.

Elektronen sind masselos???

LB

Timm
31.10.17, 08:25
Beachte den Konjunktiv.

Ich
31.10.17, 08:53
Da geht es mehr um die Schlussfolgerung "und damit dann nicht mal für das Elektron", denke ich. Die impliziert tasächlich, dass Elektronen masselose Fermionen seien, sonst wäre der Schluss ungültig.

Bernhard
31.10.17, 09:44
Elektronen sind masselos???
Natürlich nicht.

Lubbert
31.10.17, 10:57
Da geht es mehr um die Schlussfolgerung "und damit dann nicht mal für das Elektron", denke ich. Die impliziert tasächlich, dass Elektronen masselose Fermionen seien, sonst wäre der Schluss ungültig.

Ebendt.

@Bernard: Kennst Du einen Ortsoperator für Photonen?

LB

Bernhard
31.10.17, 12:08
@Bernard: Kennst Du einen Ortsoperator für Photonen?
Ich dachte das ist einfach das x, so wie man das aus der schrödingerschen Mechanik her kennt. Problematisch könnte eventuell die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines oder mehrerer Photonen sein, aber auch dazu gibt es doch Literatur zum Nachlesen, wie z.B. W. Greiner "Relativistische Quantenmechanik":confused:

Dedi
31.10.17, 12:11
Die Energie des Lichtes wird in Paketen der Größe h*f transportiert.


Mit h*f beim Aussenden bzw. Empfangen komm ich mit klar. Mein Verständnißproblem liegt darin was dazwischen passiert.
Woran scheitert ein simples nur Welle Modell bei Photonen.

Lubbert
31.10.17, 21:28
Ich dachte das ist einfach das x, so wie man das aus der schrödingerschen Mechanik her kennt.

Die "schrödingerschen Mechanik" beschreibt keine Photonen, sie ist grundlegend nicht-relativistisch.


Problematisch könnte eventuell die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines oder mehrerer Photonen sein, aber auch dazu gibt es doch Literatur zum Nachlesen, wie z.B. W. Greiner "Relativistische Quantenmechanik":confused:

Ohne Ortsoperator hilft einem auch die schönste Wellenfunktion nicht bei der Konstruktion einer Aufenthaltswahrscheinlichkeistdichte. Sagt Greiner etwas anderes?

Aber ich habe Dein Gegenargument wirklich nicht verstanden: Wer sind denn jetzt diese masselosen Fermionen?

LB

Bernhard
31.10.17, 22:24
Die "schrödingerschen Mechanik" beschreibt keine Photonen, sie ist grundlegend nicht-relativistisch.
Das ist in diesem Fall egal, weil Orts- und Impulsoperatoren mit und ohne SRT gleich aussehen.

Hawkwind
31.10.17, 22:49
Mit h*f beim Aussenden bzw. Empfangen komm ich mit klar. Mein Verständnißproblem liegt darin was dazwischen passiert.
Woran scheitert ein simples nur Welle Modell bei Photonen.

Ich denke, genau hieran scheitert es.
Wie willst du begründen, dass eine kontinuierliche Welle Energie nur "paketiert" transportiert und abgibt?
Den Schluss auf Photonen legt die Interpretation des Photo-Effekts schon sehr nahe. Originalton Einstein 1905 (obwohl das Wort "Photon" gar nicht vorkommt):

Es scheint mir nun in der Tat, daß die Beobachtungen. ..besser verständlich erscheinen unter der Annahme, daß die Energie des Lichtes diskontinuierlich im Raume verteilt sei. Nach der hier ins Auge zu fassenden Annahme ist bei Ausbreitung eines von einem Punkte ausgehenden Lichtstrahles die Energie nicht kontinuierlich auf größer und größer werdende Räume verteilt, sondern es besteht dieselbe aus einer endlichen Zahl von in Raumpunkten lokalisierten Energiequanten, welche sich bewegen, ohne sich zu teilen und nur als Ganze absorbiert und erzeugt werden können.

Hawkwind
31.10.17, 22:55
Ich dachte das ist einfach das x, so wie man das aus der schrödingerschen Mechanik her kennt. Problematisch könnte eventuell die Ortsdarstellung der Wellenfunktion eines oder mehrerer Photonen sein, aber auch dazu gibt es doch Literatur zum Nachlesen, wie z.B. W. Greiner "Relativistische Quantenmechanik":confused:

Ja, ich denke, damit haben die Probleme zu tun: es gibt nicht nur keine Ortsdarstellung der Wellenfunktion, sondern Orts-Eigenfunktionen existieren nicht für das Photon und somit auch kein Spektrum von Eigenwerten. IIRC, das "kollidiert" mit der Definition eines hermiteschen Operators.

Bernhard
01.11.17, 07:01
Was die Quantelung des Lichtes immer noch am eindrucksvollsten demonstriert, ist m.E. der Photoeffekt (https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt)

Bei der quantenmechanischen Berechnung des Photoeffektes stößt man auch sehr schnell auf den Spin des Photons. Dieser ergibt sich zu genau als h-quer, was mit einer klassischen Welle kaum noch vereinbar ist.

Noch deutlicher wird es bei der Multi-Photonenionization (https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectrochemical_process#Multi-photon_ionization). Das Energiespektrum der herausgeschlagenen Elektronen hat bei dieser hochenergetischen Ionization sehr deutlich ausgebildete Spitzen. Durch Abzählen dieser Spitzen kann man genau bestimmen, wie viele Photonen bei dem Vorgang absorbiert wurden.

Bernhard
01.11.17, 07:13
es gibt nicht nur keine Ortsdarstellung der Wellenfunktion, sondern Orts-Eigenfunktionen existieren nicht für das Photon und somit auch kein Spektrum von Eigenwerten.
Man kann, wie bei W. Greiner nachzulesen ist, über die Bargmannn-Wigner-Gleichungen sehr eindrucksvoll zeigen, dass für masselose Spin-1-Teilchen die Maxwell-Gleichungen gelten. Man kann das elektromagnetische Feld selbst deshalb als Ortsdarstellung deuten und erhält damit eine konsistente quantenmechanische Beschreibung eines einzelnen Photons, inklusive Spektrum von kontinuierlichen Eigenwerten.

Deine Ansicht stammt doch sicherlich aus Lehrbüchern zur Quantenfeldtheorie, wo der Rückgriff auf die Ortsdarstellung teilweise gar nicht erwähnt wird, weil es die Mehrteilchen-Beschreibung unnötig verkompliziert?

Meiner Meinung nach zeigen die Experimente der Uni-Erlangen und anderer Gruppen aber, dass die oben genannte Darstellung über die Bargmann-Wigner-Gleichung für Teilchen mit Spin 1 die theoretische Beschreibung sehr schön abrundet.

EDIT: Die Experimente der Uni-Erlangen kann man deshalb zuerst klassisch betrachten und das elektromagnetische Feld berechnen. Das ergibt einen endlichen em-Wellenzug. Deutet man diese em-Welle nun als Wellenfunktion ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeit für das Photon proportional zum Quadrat der Amplitude des klassischen Wellenzuges und speziell bei dem gezeigten Experiment im Mittel näherungsweise konstant.

Hawkwind
01.11.17, 23:46
Man kann, wie bei W. Greiner nachzulesen ist, über die Bargmannn-Wigner-Gleichungen sehr eindrucksvoll zeigen, dass für masselose Spin-1-Teilchen die Maxwell-Gleichungen gelten. Man kann das elektromagnetische Feld selbst deshalb als Ortsdarstellung deuten und erhält damit eine konsistente quantenmechanische Beschreibung eines einzelnen Photons, inklusive Spektrum von kontinuierlichen Eigenwerten.


Zugegeben, von Bargmannn-Wigner-Gleichungen habe ich keine Ahnung. :)
Ich denke aber, dass diese Analogie ihre Grenzen hat: das den Maxwell-Gleichungen genügende elektromagnetische Feld ist keine Wahrscheinlichkeitsdichte wie die Wellenfunktion, sondern eine Observable, eine Feldstärke.
Was geschieht, wenn du den Ort eines Photons misst? In der Kopenhagener Deutung reduziert sich seine Wellenfunktion dann aufgrund der Messung nichtlokal in einen Eigenzustand des Ortsoperators (scharfer Zustand, Ortsunschärfe=0), sodass eine unmittelbar folgende Messung mit 100%iger Wahrscheinlichkeit dasselbe Ergebnis, d.h. denselben Ort ergeben würde. Das ist für ein Photon aber gar nicht möglich wegen Masselosigkeit. Hier deutet sich doch an, dass Ortseigenzustände für ein Photon nicht existieren können, zumindest problematisch sind, kommt mir vor.

Zudem ist so eine nichtlokale Zustandsreduktion für eine Feldstärke nicht möglich: Änderungen im elm Feld propagieren mit c.

Bernhard
02.11.17, 12:26
Zugegeben, von Bargmannn-Wigner-Gleichungen habe ich keine Ahnung. :)
Ich denke aber, dass diese Analogie ihre Grenzen hat: das den Maxwell-Gleichungen genügende elektromagnetische Feld ist keine Wahrscheinlichkeitsdichte wie die Wellenfunktion, sondern eine Observable, eine Feldstärke.
Das ist keine Analogie, sondern eine mathematische Herleitung. Deine Deutung der Bargmann-Wigner-Gleichung ist meiner Meinung nach fehlerhaft.

Was geschieht, wenn du den Ort eines Photons misst? In der Kopenhagener Deutung reduziert sich seine Wellenfunktion dann aufgrund der Messung nichtlokal in einen Eigenzustand des Ortsoperators (scharfer Zustand, Ortsunschärfe=0), sodass eine unmittelbar folgende Messung mit 100%iger Wahrscheinlichkeit dasselbe Ergebnis, d.h. denselben Ort ergeben würde. Das ist für ein Photon aber gar nicht möglich wegen Masselosigkeit. Hier deutet sich doch an, dass Ortseigenzustände für ein Photon nicht existieren können, zumindest problematisch sind, kommt mir vor.

Zudem ist so eine nichtlokale Zustandsreduktion für eine Feldstärke nicht möglich: Änderungen im elm Feld propagieren mit c.
Sorry, aber auch das überzeugt mich nicht endgültig. Die genannten Probleme sind vielmehr Probleme der Messung selbst. Mir ist bekannt, dass eine Messung im Sinne der Kopenhagener Deutung manchmal durch einen nicht-unitären Projektionsoperator beschrieben wird, was natürlich Probleme macht. Man kann demgegenüber den Messprozess aber auch durch einen Hamiltonoperator beschreiben und umgeht damit diese Probleme.

Meiner Meinung nach liegt das Problem also nicht bei der Ortswellenfunktion des Photons, sondern bei der Beschreibung des Messprozesses im Allgemeinen.

Hawkwind
02.11.17, 23:05
Nur eine Literaturempfehlung: eines der "Standard-Paper" zur Diskussion der Wellenfunktion des Photons ist

Bialynicki-Birula: PROGRESS IN OPTICS XXXVI, pp. 245-294, 1996
auch kostenlos erhältlich:
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0508202

Der Autor nimmt für die Wellenfunktion des Photons eine komplexwertige Form der Maxwell-Gleichungen an (seine Gl 1.5) und gibt dann einige Argumente, die für solch eine Wahl sprechen. Da fallen u.a. auch die Namen Bargmann und Wigner. Offenbar kann man diese Gleichung übrigens auch in eine Form bringen, die der Dirac-Gleichung sehr ähnelt. Nach einer strengen Herleitung klingt das nun nicht, aber es ist ja generell so, dass die Wellengleichungen der Quantenmechanik eher erraten als hergeleitet wurden.

Vielleicht finde ich mal die Muße, mir das Papier näher anzuschauen. Dass man das elektromagnetische Feld selbst als Ortsdarstellung der Wellenfunktion des Photons deuten kann, davon bin ich aber noch nicht wirklich überzeugt.

Seine Summary

The aim of this review was to collect and explain all basic properties of a certain well defined mathematical object — a six-component function of space-time variables — that describes the quantum state of the photon. Whether one decides to call this object the photon wave function in coordinate representation is a matter of opinion since some properties known from wave mechanics of massive particles are missing. The most essential property that does not hold for the photon wave function is that the argument r of the wave function can not be directly associated with the position operator of the photon. The position operator for the photon simply does not exist. However, one should remember that also for massive particles the true position operator exists only in the nonrelativistic approximation. The concept of localization associated with the Newton-Wigner position operator is not relativistically invariant. Since photons can not be described in a nonrelativistic manner, there is no approximate position operator.

Gruß,
Uli

Lubbert
03.11.17, 00:32
Dass man das elektromagnetische Feld selbst als Ortsdarstellung der Wellenfunktion des Photons deuten kann, davon bin ich aber noch nicht wirklich überzeugt.

Wäre mir auch neu. Es sind doch die Glauber-Zustände, die dem klassischen EM-Feld entsprechen. Nix Einzel-Photon.

LB

TomS
03.11.17, 07:06
Kennst Du einen Ortsoperator für Photonen?

Ich dachte das ist einfach das x, so wie man das aus der schrödingerschen Mechanik her kennt.

In der Quantenfeldtheorie und damit auch in der QED existiert kein Ortsoperator; x ist lediglich ein "kontinuierlicher Index".

"Relativistische Quantenmechanik" ...
... ist bekanntermaßen extrem problematisch; man muss auf die QED zurückgreifen.

Man kann, wie bei W. Greiner nachzulesen ist, über die Bargmannn-Wigner-Gleichungen sehr eindrucksvoll zeigen, dass für masselose Spin-1-Teilchen die Maxwell-Gleichungen gelten. Man kann das elektromagnetische Feld selbst deshalb als Ortsdarstellung deuten und erhält damit eine konsistente quantenmechanische Beschreibung eines einzelnen Photons, inklusive Spektrum von kontinuierlichen Eigenwerten.
Natürlich kann man die Maxwellschen Gleichungen und deren Lösungen als nullte = klassische Näherung der QED betrachten, aber dann hat man eben freie, nicht-wechselwirkende Photonen.

Ist diese Formulierung auch geeignet, eine Wechselwirkung zu beschreiben?

TomS
03.11.17, 07:24
Die genannten Probleme sind vielmehr Probleme der Messung selbst. Mir ist bekannt, dass eine Messung im Sinne der Kopenhagener Deutung manchmal durch einen nicht-unitären Projektionsoperator beschrieben wird, was natürlich Probleme macht.
Das von Neumannsche Projektionspostulat ist hier und in vielen anderen Fällen nicht wirklich sinnvoll. Es besagt, dass nach einer Messung einer Observablen A mit Messwert a das System im zugehörigen Eigenzustand |a> vorliegt.

Das funktioniert im Falle des Photoeffektes zumindest für das Photon alleine nicht, da der Wechselwirkung überhaupt kein Photon mehr existiert. Du müsstest das Problem demnach für das kombinierte System |Photon plus ein-Elektron> beschreiben.

Man kann demgegenüber den Messprozess aber auch durch einen Hamiltonoperator beschreiben und umgeht damit diese Probleme.
Nur wenn man Everett's Interpretation akzeptiert (oder letztlich schummelt und den Messprozess auf ein größeres System anwendet, wobei wiederum das o.g. Projektionspostulat zum Tragen kommt.

Meiner Meinung nach liegt das Problem also nicht bei der Ortswellenfunktion des Photons, sondern bei der Beschreibung des Messprozesses im Allgemeinen.
Das verstehe ich nicht.

TomS
03.11.17, 07:41
eines der "Standard-Paper" zur Diskussion der Wellenfunktion des Photons ist

Bialynicki-Birula: PROGRESS IN OPTICS XXXVI, pp. 245-294, 1996
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0508202
Schon interessant.

Im Falle des Photoeffektes wäre dann eine relativistische Wellenfunktion im Ein-Teilchen-Sektor der QED anwendbar.

Leider endet das Paper da, wo es interessant wird. Die konstruierten Wellenfunktionen sollten als Basis für die Formulierung einer Wechselwirkung dienen. Dazu muss m.E. jedoch das Konzept des Fock-Raumes eingeführt werden. Damit gelangt schließlich wieder zur QED, allerdings eben nicht mittels direkter Quantisierung des elektromagnetischen Feldes sondern mittels "zweiter Quantisierung" der Photon-Wellenfunktionen.

Würde das hier weiterhelfen?

Bernhard
03.11.17, 07:47
Ist diese Formulierung auch geeignet, eine Wechselwirkung zu beschreiben?
Die Bargmann-Wigner-Gleichung ist ja nichts anderes als die Dirac-Gleichung, die aber auf ein Tensor-Produkt von Wellenfunktionen wirkt, um auch einen Spin > 1/2 zu beschreiben. Dass daraus durch geschicktes Umstellen und Umformulieren ausgerechnet für Spin = 1 die Maxwell-Gleichungen folgen, finde ich schon sehr bemerkenswert.

So gesehen also ja.

TomS
03.11.17, 08:13
Die Bargmann-Wigner-Gleichung ist ja nichts anderes als die Dirac-Gleichung, die aber auf ein Tensor-Produkt von Wellenfunktionen wirkt, um auch einen Spin > 1/2 zu beschreiben. Dass daraus durch geschicktes Umstellen und Umformulieren ausgerechnet für Spin = 1 die Maxwell-Gleichungen folgen, finde ich schon sehr bemerkenswert.

So gesehen also ja.
Warum?

Die Wechselwirkung von Photonen folgt zunächst mal nicht aus der hier vorliegenden freien Maxwellgleichung und den Wellenfunktionen für freie Photonen.

Die Wechselwirkung mit Elektronen erhält man letztlich aus der Lagrangedichte mit Maxwell- und Dirac-Term plus deren Quantisierung. Man könnte also Lösungen der freien Bargmann-Wigner-Gleichung benutzen, um diese Quantsierung durchzuführen, was durchaus interessant wäre.

Erst dann hätte man eine geeignete Theorie, um die Wechselwirkung im Falle des Photoeffektes zu beschreiben; diese findet ja nicht innerhalb des 1-Photon-Sektor sondern zwischen 1- und 0-Photon-Sektor statt und kann deshalb mittels der Bargmann-Wigner-Gleichung alleine, d.h. ohne Fock-Raum o.ä., prinzipiell nicht formuliert werden.

Man muss diese Konstruktion also erst mal durchführen. Ein Paper dazu wäre interessant.

Bernhard
03.11.17, 09:39
Man muss diese Konstruktion also erst mal durchführen.
Stimmt und das sollte dann noch etwas komplizierter werden, weil man dann auch nicht mehr von der freien Bargmann-Wigner-Gleichung ausgehen darf, sondern auch noch "feld"-erzeugende Ströme dazupacken müsste.

Ein Paper dazu wäre interessant.
Ja.

TomS
03.11.17, 13:58
Stimmt und das sollte dann noch etwas komplizierter werden, weil man dann auch nicht mehr von der freien Bargmann-Wigner-Gleichung ausgehen darf, sondern auch noch "feld"-erzeugende Ströme dazupacken müsste.
Das sieht schwierig aus:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bargmann%E2%80%93Wigner_equations

Unlike the Dirac equation, which can incorporate the electromagnetic field via minimal coupling, the B–W formalism comprises intrinsic contradictions and difficulties when the electromagnetic field interaction is incorporated. In other words, it is not possible to make the change Pμ → Pμ − eAμ, where e is the electric charge of the particle and Aμ is the electromagnetic four-potential.[6][7]

[6] T. Jaroszewicz; P.S Kurzepa (1992). "Geometry of spacetime propagation of spinning particles". Annals of Physics. California, USA. 216 (2): 226–267.
[7] C.R. Hagen (1970). "The Bargmann–Wigner method in Galilean relativity". Communications in Mathematical Physics. 18 (2). pp. 97–108.

Bernhard
03.11.17, 14:45
Das sieht schwierig aus:
Vorsicht.

Die minimale Kopplung braucht man da natürlich nicht, weil wir ja schon ein freies Photonfeld haben. Man müsste vielmehr auf der rechten Seite der BW-Gleichung anstelle der Null einen Ladungsstrom als Quellterm einsetzen. Dann erzeugt ein Strom aus geladenen Teilchen ein Photonenfeld und es passt wieder.

TomS
03.11.17, 15:22
Vorsicht.

Die minimale Kopplung braucht man da natürlich nicht, weil wir ja schon ein freies Photonfeld haben. Man müsste vielmehr auf der rechten Seite der BW-Gleichung anstelle der Null einen Ladungsstrom als Quellterm einsetzen. Dann erzeugt ein Strom aus geladenen Teilchen ein Photonenfeld und es passt wieder.
Da hast du wieder mal recht.

Die Frage ist, ob die Kopplung des Photonfeldes an einen Strom diese Probleme nicht aufweist, und ob man anschließend eine Quantisierung des Gesamtsystems durchführen kann; ein klassischer Strom hilft ja nichts.

Was man also in Summe benötigt ist eine Lagrangedichte, aus der die gekoppelten Bargmann-Wigner- plus Dirac-Gleichungen folgen.

=> gehen wir da mal auf die Suche?