Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Pythagoras
29.05.07, 11:26
Wann starten die Versuche zum Higgs-Boson ?
Es sollte ja heuer, 2007, losgehen.
Auf welcher Website kann man sich dazu auf dem laufenden halten ?
Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Ergebnisse die Erwartungen
der Theoretiker enttäuschen werden ?
mfG, Pythagoras
Hi Pythagoras
Vor gut einem Monat wurde die letzte heliumgekühlte Magnetspule montiert; während eines Probelaufs ging sogar eine kaputt. Der eigentliche Beginn der Experimente am LHC ist im November 2007 vorgesehen, wenn alles planmässig läuft.
http://lhc.web.cern.ch/lhc/
Grüsse, rene
Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Ergebnisse die Erwartungen der Theoretiker enttäuschen werden ?
mfG, Pythagoras
Selbst wenn man in den neuen Energiebereichen, in die der LHC vorstossen wird, keine neuen Teilchen finden würde, wäre dies ebenfalls gewonnenes Wissen.
Ausserdem sollte man die Erwartungen für dieses Jahr nicht zu hoch schrauben, da in den Detektoren bei jedem Zusammenstoss, enorme Mengen an Daten erzeugt werden und deren Auswertungen Jahre bis Jahrzehnte dauern kann. Die Suche nach der Nadel im Heuhaufen, ist nichts dagegen.
blackdragon
30.05.07, 19:30
Hallo erst mal
ich bin hier neu und kommen aus eine 9 Klasse .
aso kommen wir zu meiner Frag:
bei eine Diskussion mit einem Freund meinte er, dass bei einer Temperatur von - 273,15 C
kommt alles zum Stillstand - ich war, aber dagegen ,weil so weit ich weiß bestimmen die Schwingungen der Strings die Eigenschaften der einzelnen subatomarenteilchen. In diesem Fall würde ja die gesamte Struktur des Makrokosmos zusammen brechen und es würden Raumriß entstehen oder ......
Und jetzt will ich wissen, ob meine Überlegung richtig war .
Ich kann mir vorstellen, dass ich vieles falsch gesagt habe, aber ich habe nichts gegen Verbesserung und Kritik ;)
danke schon mal in vorraus !!!:D
quantquant
30.05.07, 20:08
Hallo blackdragon,
-273,15 °C ist der absolute Nullpuinkt, tiefer gehts nicht. Jedoch kommt auch da nicht alles zum Stillstand, in Übereinstimmung mit der Unschärferelation (man kann nicht den Ort und den Impuls eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau bestimmen) schwingen, also bewegen sich, die Atome/Moleküle auch am absoluten Nullpunkt noch. Stichwort Nullpunktsenergie (http://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie)) Sonst würde die Unschärferelation verletzt, da keine Bewegung heißt Ort genau bekannt, und keine Bewegung heißt auch Impuls genau bekannt
(kein Impuls: Teilchen steht still).
Das hat allerdings gar nichts mit Schwingungen der Strings zu tun, es geht einfach nur um die Atome/Moleküle an sich, die da schwingen. Also keine Angst, ein Raumriß droht nicht.
Viele Grüße und willkommen im Forum,
quantquant
blackdragon
30.05.07, 20:25
danke für die schnelle antwort :) 3
aso, dann ist die Nullpunktsenergie ( vakuumenergie), die der gravitation entgegen wirkt.
naja ich habe noch kein physikstudium wahrscheinlich erschien meine frage euch etwas sinnlos vor :D ,aber danke ich habe es jetzt verstanden.
Hallo blackdragon,
..., also bewegen sich, die Atome/Moleküle auch am absoluten Nullpunkt noch.
...
quantquant
Hmm, Bewegung sehe ich da nicht.
Das ist für mich einfach eine Frage der Normierung: benutzt man 2. Quantisierung mit Operator-Normalordnung, dann ist die Vakuumenergie gleich Null; ich würde ihr keine große physikalische Bedeutung zuschreiben.
Siehe z.B.
Quantisierung des elektromagnetischen Feldes (http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/rad/node3.html)
...
Für die Berechnung des Hamilton- und des Gesamtimpulsoperators wenden wir die Vorschrift der Normalordnung an, der zufolge die Operatoren so anzuordnen sind, daß alle Erzeuger links von allen Vernichtern zu stehen kommen. Dies entspricht einer willkürlichen Wahl des Energienullpunktes und beseitigt den unendlichen Beitrag der Nullpunktsenergie. Der Energienullpunkt liegt dann gerade bei der niedrigsten Energie des Systems.
...
Mit anderen Worten: durch gegeignete Normierung lässt sich die Vakuumenergie zum Verschwinden bringen.
Gruss, Uli
Nachtrag: der internationale Wiki hat auch was drüber
Normal order (http://en.wikipedia.org/wiki/Normal_order)
...
Normal order only applies to free field theories. The normal order of the operators is the choice that leads to zero ground state energy. It puts all annihilation operators to the right, and all creation operators to the left, leading to a ground state expectation value of 0:
...
danke für die schnelle antwort :) 3
aso, dann ist die Nullpunktsenergie ( vakuumenergie), die der gravitation entgegen wirkt.
...
Ich denke, diese Aussage ist glatter Unfug.
Du darfst nicht alles glauben, was hier geschrieben wird: viele Threads werden hier mehr von Märchen als von Physik dominiert.
Gruss, Uli
quantquant
31.05.07, 07:40
"so, dann ist die Nullpunktsenergie ( vakuumenergie), die der gravitation entgegen wirkt."
Ich denke, diese Aussage ist glatter Unfug.
Gruss, Uli
Dem schließe ich mich an, die Nullpunktsenergie hat gar nichts mit Vakuumenergie zu tun. Habe ich aber auch nie behauptet :confused::confused::confused::confused:
Gruss,
quantquant
quantquant
31.05.07, 07:46
Uli, Deinen Post hier hab ich erst nach meiner Antwort oben gesehen. Es gibt doch überhaupt keinen Zusammenhang zwischen der Energie des Vakuums (Entstehung virtueller Teilchen) und der Nullpunktsenergie. Beispiel: Harmonischer Oszillator: Der niedrigste Schwingungszustand (v=0, v=Quantenzahl, nicht Geschwindigkeit) ist die Grundschwingung bei T=0 Kelvin. Insofern sehe ich da schon eine Bewegung (siehe hier (http://de.wikipedia.org/wiki/Harmonischer_Oszillator_%28Quantenmechanik%29), da ist auch die Wellenfunktion im Grundzustand dargestellt).
Ein etwas verwirrter quantquant :(
quantquant
31.05.07, 08:47
Es gibt doch überhaupt keinen Zusammenhang zwischen der Energie des Vakuums (Entstehung virtueller Teilchen) und der Nullpunktsenergie.
Hoppla, Korrektur: Im Rahmen der Quantenfeldtheorie wird ja die Vakuumenergie als Nullpunktsenergie bezeichnet, wie ich gerade erst jetzt bemerkt habe.
Das meinte ich aber definitiv nicht. Ich sprach von der Nullpunktsenergie im Rahmen der "Quantenmechanik I"-Diskussionen, und meinte auch nicht den leeren Raum, sondern z. B. ein H2-Molekül bei 0 K. Das schwingt definitiv und bewegt sich daher. Ich denke. so war auch die Eingangsfrage von blackdragon zu verstehen, oder?
Viele Grüße,
quantquant
Hoppla, Korrektur: Im Rahmen der Quantenfeldtheorie wird ja die Vakuumenergie als Nullpunktsenergie bezeichnet, wie ich gerade erst jetzt bemerkt habe.
Das meinte ich aber definitiv nicht. Ich sprach von der Nullpunktsenergie im Rahmen der "Quantenmechanik I"-Diskussionen, und meinte auch nicht den leeren Raum, sondern z. B. ein H2-Molekül bei 0 K. Das schwingt definitiv und bewegt sich daher. Ich denke. so war auch die Eingangsfrage von blackdragon zu verstehen, oder?
Viele Grüße,
quantquant
Hallo Günter,
Hmm ja, ich habe mich vielleicht selbst ja auch ein wenig verwirrt.
Wie ist das denn in der gewöhnlichen Quantenmechanik, z.B. harmonischer Oszillator ?
Wir haben einen parabolischen Potential, lösen die Schrödingergleichung und bekommen für den Grundzustand des Systems eine Energie hquer*omega/2.
Was bedeutet das wirklich ?
Die Bedeutung von Potentialen ist in der Physik ja immer nur bis auf additive Konstanten relevant, da nur die Steigung (Gradient) die Kraft bestimmt. So auch hier in der Quantenmechanik, meine ich.
Was passiert denn, wenn ich mein Ausgangspotential um hquer*omega/2 nach unten verschiebe ?
Da kann mich ja niemand dran hindern.
Dann hätte ich die Nullpunktsenergie des Systems auf 0 "re-normiert".
Mein Eindruck ist, dass v.a. die Differenzen zwischen den Niveaus physikalisch relevant sind und nicht die absoluten Werte.
Bin aber - ehrlich gesagt - nicht sicher: was du geschrieben hast, liest man halt sehr oft.
Vielleicht übersehe ich etwas.
Gruss, Uli
Dem schließe ich mich an, die Nullpunktsenergie hat gar nichts mit Vakuumenergie zu tun. Habe ich aber auch nie behauptet :confused::confused::confused::confused:
Gruss,
quantquant
Das richtete sich auch gar nicht gegen dich, Günter; mir ging es um den Zusammenhang von quantenelektrodynamischer Vakuumenergie und gravtitationeller Abstoßung, den "blackdragon" angedeutet hatte. Den sehe ich nicht.
Gruss, Uli
Hallo Uli,
Ich bin da etwas anderer Meinung..
Hmm, Bewegung sehe ich da nicht.
Das ist für mich einfach eine Frage der Normierung: benutzt man 2. Quantisierung mit Operator-Normalordnung, dann ist die Vakuumenergie gleich Null; ich würde ihr keine große physikalische Bedeutung zuschreiben.
Die Nullpunktsenergie geht z.B. bei der genaueren Berechnung von Gitterenergien mit ein. Ich könnte mir auch vorstellen, dass sie auch die energetische Lage von Valenz- und Leitfähigkeitsbändern mitbestimmt. Erhöhte Reaktionsgeschwindigkeiten lassen sich manchmal auch damit erklären, speziell bei Protonen. Der Platzbedarf der Atome bei Bose-Einsteinkondensaten ist auch höher als es den Atomradien enspricht.
Viele Grüße
quick
quantquant
31.05.07, 17:36
Wir haben einen parabolischen Potential, lösen die Schrödingergleichung und bekommen für den Grundzustand des Systems eine Energie hquer*omega/2.
Was bedeutet das wirklich ?
Die Bedeutung von Potentialen ist in der Physik ja immer nur bis auf additive Konstanten relevant, da nur die Steigung (Gradient) die Kraft bestimmt. So auch hier in der Quantenmechanik, meine ich.
Hallo Uli,
Ich glaube auch, dass es so ist, müsste ich aber verifizieren, daher bin ich mir nicht ganz sicher,
Was passiert denn, wenn ich mein Ausgangspotential um hquer*omega/2 nach unten verschiebe ?
Da kann mich ja niemand dran hindern.
Dann hätte ich die Nullpunktsenergie des Systems auf 0 "re-normiert".
Mein Eindruck ist, dass v.a. die Differenzen zwischen den Niveaus physikalisch relevant sind und nicht die absoluten Werte.
Gruss, Uli
nicht einfach, Deine Frage. Darf man das so ohne weiteres? Da bin ich zugegeben überfragt. Wie ich mich an die Berechnung des harmonischen Oszillators erinnere, ergibt sich die Nullpunktsenergie ganz zwanglos. Scheint also schon ein Ergebnis der Theorie zu sein, und nicht nur eine Normierung.
Unabhängig davon: Das Ergebnis einer Nullpunktsenergie ist doch sinnvoll, den andererseits würden wir ja, Beispiel H2-Molekül am absoluten Nullpunkt, sowohl den Ort als auch den Impuls des ruhenden Moleküls kennen, das kann nicht sein.
Wie siehts mit einen Argon-Atom (also ein ein-atomiges Gas) aus? Hat das die Nullpunktsenergie 0?
Das kann nicht stimmen kann, würde ja auch die Unschärferelation verletzen. Das Argon-Atom hat ja translatorische Freiheitsgrade. Und prinzipiell läßt sich ja auch die Translation (lineare Bewegung) quantenmechanisch behandeln. Die Energieniveaus sind nur bei "normalen" Temperaturen quasikontinuierlich.
Wie hilft uns das weiter??
Hmmm,
und Grüße,
quantquant
Pythagoras
31.05.07, 18:38
Eine kurze Zwischenfrage:
Die Nullpunktsenergie gilt doch für alle Arten von Teilchen, auch für Mesonen.
Ist der Abstand zwischen 2 gebundenen Nukleonen (Proton und Neutron)
bereits klein genug dimensioniert, damit sich ein Nullpunktsenergie-Anteil
erkennbar auf das vermittelnde Pi-Meson addiert ?
Pythagoras
Hallo Uli,
Ich bin da etwas anderer Meinung..
Die Nullpunktsenergie geht z.B. bei der genaueren Berechnung von Gitterenergien mit ein.
Hi Quick,
ja, ich denke auch. So ein Gitter (Festkörper zum Beispiel) kann man sich ja in 1. Näherung als ein System sehr vieler Oszillatoren vorstellen. Jeder Punkt des Gitters ist durch ein harmonisches Potential an seine Ruhelage gebunden. Die Grundzustandsenergie des Gitters wäre dann die Summer aller Nullpunktsenergien aller Oszillatoren.
In Feldtheorien wird das nun sozusagen ein kontinuierliches System von Oszillatoren; deshalb divergiert die Nullpunktsenergie und man ist gezwungen, solche mathematische Tricks wie die Konvention der Normalordnung von Operatoren zu machen,
Das macht aber vielleicht wirklich nur für Quantenfeldtheorien Sinn.
Gruss, Uli
Eine kurze Zwischenfrage:
Die Nullpunktsenergie gilt doch für alle Arten von Teilchen, auch für Mesonen.
Ist der Abstand zwischen 2 gebundenen Nukleonen (Proton und Neutron)
bereits klein genug dimensioniert, damit sich ein Nullpunktsenergie-Anteil
erkennbar auf das vermittelnde Pi-Meson addiert ?
Pythagoras
Ich weiss nicht, welche Rolle die Nullpunktsenergie für ein System 2er zu einem Kern gebundener Nukleonen spielt. Ich denke nicht, dass sie von großer Bedeutung ist.
In einer effektiven Theorie der Kernkräfte stellt man sich ja vor, dass die Kernkraft - so wie du sagst - durch den Austausch virtueller Pi-Mesonen vermittelt wird, und gelangt dann zum Modell des Yukawa-Potentials, das die Nukleonen im Kern bindet. Das virtuelle Pi-Meson ist aber nicht wirklich ein Teilchen; es selbst ist sozusagen die Bindung selbst. Ich stelle es mir so vor (vielleicht etwas naiv), dass die beiden Nukleonen permanent damit beschäftigt sind Pionen auszutauschen, die immer nur ganz ganz kurz aufblitzen; das ist die Bindung.
Allerdings ist dieses Modell der Kernkräfte nicht so viel wert; es ist halt nur eine effektive und keine fundamentale Theorie (da nicht renormierbar). Deshalb sind ihre Möglichkeiten, Vorhersagen zu machen, prinzipiell stark eingeschränkt.
Eine fundamentalere Beschreibung wäre die durch die Quantenchromodynamik (QCD), wo man dann auf Quark-Gluon-Ebene geht. Diese Theorie ist renormierbar (in allen Ordnungen endlich); es lässt sich aber für die Kernkräfte auch wieder nicht gut rechen, da die Kopplungskonstante der QCD in diesen Energiebereichen so groß ist, dass keine Störungsrechnung möglich ist. Um wirklich etwas rechnen zu können, geht man dann oft doch wieder zu effektiven Theorien über.
Die Kernkräfte stellen noch so manches Problem.
Jetzt aber genug gefaselt ... :)
Gruss, Uli
Hi Günter,
stimmt schon, beim harmonischen Oszillator bekommt man heraus, dass das niedrigste Niveau um die Nullpunktsenergie hquer*omega/2 verschoben über dem Scheitel des Potentials liegt.
Nimmst du statt des parabolischen Potentials aber ein kastenartiges Potential mit dem "Boden" bei V=0, so hat das niedrigste Niveau durchaus die Energie 0.
E(n) = (hquer * pi)^2/(2*m*a^2) * n
a=Breite des Kastens. Da dies aus einer Lösung der Schrödinger-Gleichung resultiert, ist dieses Verhalten sicherlich ebenfalls in Übereinstimmung mit der Unschärferelation. Die Form des Potentials definiert die Nullpunktsenergie.
Zugegeben, in der Praxis ist das harmonische Oszillator-Potential eine viel bessere Näherung als der Kasten: unstetige Potentiale sinds halt nicht sehr physikalisch.
Vielleicht ein guter Anstoß, nochmal was über die Nullpunktsenergie zu lesen.
Gruss, Uli
quantquant
01.06.07, 08:49
Nimmst du statt des parabolischen Potentials aber ein kastenartiges Potential mit dem "Boden" bei V=0, so hat das niedrigste Niveau durchaus die Energie 0.
E(n) = (hquer * pi)^2/(2*m*a^2) * n
a=Breite des Kastens. Da dies aus einer Lösung der Schrödinger-Gleichung resultiert, ist dieses Verhalten sicherlich ebenfalls in Übereinstimmung mit der Unschärferelation. Die Form des Potentials definiert die Nullpunktsenergie.
Hallo Uli, ich hab grad nochmal im Lehrbuch gespickt. Die Form des Potentials definiert die Nullpunktsenergie, richtig. Aber das Beispiel mit dem rechteckigen Potential ist ja das altbekannte Standardbeispiel des Teilchens im eindimensionalen Kasten mit unendlich hohen Potentialwällen, also keine Aufenthaltswahrscheinlichkeit außerhalb des Kastens. Und dort gilt: Quantenzahl n = 1, 2, ...
Also ungleich 0. Dem ist so, da die Wellenfunktion des Teilchens an den Wänden immer verschwinden muss (Randbedingung).
=> Für die Wellenlängen der Wellenfunktionen gilt: n * lambda / 2 = a
(a Kastenbreite)
n > 0. da sonst die Knoten nicht an beiden Seiten der Wand auftreten könnten.
Die Nullpunktsenergie ist also ungleich 0 (wie von der Unschärferelation gefordert) und entspricht der Wellenfunktion, die wie eine "einzige Erhebung" aussieht, mit dem Maximum in der Mitte des Kastens, und Null an den Wänden.
Ich hoffe, so stimmts ;)
Viele Grüße,
Günter
Ach, so war das mit dem Kasten, Günter. Ich hatte dummerweise bei n=0 zu zählen angefangen; das macht man ja nur in der Informatik bei Programmierung mit C so, und nicht in der Physik. :)
Ja, das scheint plausibel, dass die Breite a des Kastens eingeht in die Nullpunktsenergie (wegen Unschärfe).
Bin mit allem einverstanden und danke für die Diskussion.
Gruss, Uli
Pythagoras
01.06.07, 19:35
Ich möchte noch ein paar wichtige Fragen stellen:
Wie zeigt sich die Nullpunktsenergie ?
NpE. ist die kinetische Energie des eingesperrten Teilchens.
Das Teilchen "zittert" zwischen den Wänden, umso mehr, je enger sie stehen.
Es muss doch so sein, daß es immer mehr Kraftaufwand braucht um die Wände
um das Teilchen immer enger einzustellen. Wenn an der Wand die NpE. gleich
Null ist, wieso braucht man immer grösseren Kraftaufwand, je enger es wird ?
Weitere Frage: ist für ein Photon eine NpE. definierbar ? Dann müsste die Frequenz immer höher werden. Was ist, wenn die Einschränkungsbreite wesentlich kleiner ist als die Frequenz des Photons ? (Wird es dann tunneln ?)
Muss zB. ein Elektron irgendwann einmal tunneln, wenn seine Einschränkung
all zu stark wird ?
Letzte Frage: Auch NpE. für ein Neutrino, wenn man es isolieren könnte ?
Pythagoras
P.S. Wie verhalten sich nun Nullpunktsenergie und Vakuum ("Heisenbergfeld")
zueinander ? Ich glaube, das war doch die ursprüngliche Frage, die zu der
Diskussion geführt hat.
Hallo Pythagoras,
ich kann mal eine Antwort versuchen, obwohl ich die Geschichten mit Vakuum- und Nullpunktenergie immer wieder verwirrend finde. Passt aber 100%ig zum Titel dieses Threads. Immerhin ist der Vakuumerwartungswert des Higgsfeldes für die Symmetriebrechung im Standardmodell verantwortlich.
Ich möchte noch ein paar wichtige Fragen stellen:
Wie zeigt sich die Nullpunktsenergie ?
NpE. ist die kinetische Energie des eingesperrten Teilchens.
In dem genannten Beispiel "in einem Potential gebundenes Teilchen" ist das so. Wenn das Teilchen es schafft durch die Barriere zu tunneln, so nimmt es diese Energie mit "ins Freie".
Das Teilchen "zittert" zwischen den Wänden, umso mehr, je enger sie stehen.
Es muss doch so sein, daß es immer mehr Kraftaufwand braucht um die Wände
um das Teilchen immer enger einzustellen. Wenn an der Wand die NpE. gleich
Null ist, wieso braucht man immer grösseren Kraftaufwand, je enger es wird ?
Nicht die Nullpunktsenergie ist 0 an den Wänden, sondern seine Wellenfunktion, d.h. seine Aufenthaltswahrscheinlichkeit in der Barriere ist 0. Das gilt aber nur für den gekünstelten Fall einer unendlich hohen Barriere. Bei endlichen Barrieren gibt es auch eine gewisse Wahrscheinlichkeit, das Teilchen im klassisch verbotenen Bereich der Barriere oder sogar auf der anderen Seite anzutreffen ("Tunneleffekt").
Weitere Frage: ist für ein Photon eine NpE. definierbar ? Dann müsste die Frequenz immer höher werden. Was ist, wenn die Einschränkungsbreite wesentlich kleiner ist als die Frequenz des Photons ? (Wird es dann tunneln ?)
Muss zB. ein Elektron irgendwann einmal tunneln, wenn seine Einschränkung
all zu stark wird ?
Ganz allgemein: das Tunneln ist ein allgemeines quantenmechanisches Phänomen, d.h. jede Teilchen- oder Feldsorte kann das, natürlich auch Photonen. In der Kosmologie tunnelt sogar der Vakuumzustand von einem falschen zu einem echten Minimum.
Letzte Frage: Auch NpE. für ein Neutrino, wenn man es isolieren könnte ?
Ja, s.o..
Pythagoras
P.S. Wie verhalten sich nun Nullpunktsenergie und Vakuum ("Heisenbergfeld")
zueinander ? Ich glaube, das war doch die ursprüngliche Frage, die zu der
Diskussion geführt hat.
Ich will mal ganz vorsichtig sagen; ich denke, es gibt einen Zusammenhang zwischen der Nullpunktsenergie der Quantenmechanik in einem Potential (was man sich noch einigermaßen vorstellen kann) und der Vakuumenergie in Quantenfeldtheorien. Schließlich ist in Quantenfeldtheorien das Vakuum der Quanten-Grundzustand niedrigster Energie. 1- und Mehr-Teilchen-Zustände sind dann Anregungen des Vakuums. Nach meinem Verständnis hat dieser Vakuum-Grundzustand eben auch eine Nullpunktsenergie: wenn man straightforward vorgeht, sogar eine unendliche.
Aber das ist nicht ganz so ungewöhnlich für Quantenfeldtheorien. "Vernünftige" Theorien lassen sich renormieren, d.h. es gibt konsistente Vorschriften, endliche Vorhersagen zu erzeugen.
Gruss, Uli
Pythagoras
04.06.07, 18:56
@Uli
Wenn das stark eingeschränkte Teilchen Bewegungsenergie dazugewinnt,
müsste das System, dem es grade angehört, auch träger werden.
Und auch schwerer.
Stimmts ?
Pyth.
@Uli
Wenn das stark eingeschränkte Teilchen Bewegungsenergie dazugewinnt,
müsste das System, dem es grade angehört, auch träger werden.
Und auch schwerer.
Stimmts ?
Pyth.
Ich verstehe die Frage nicht ganz. Auf welche Weise soll ein eingeschränktes Teilchen Energie gewinnen ?
Prinzipiell ist das aber schon richtig, dass sich Energiegewinn auf Trägheit und Schwere auswirkt. Das gilt auch für kinetische Energie.
Gruss, Uli
Pythagoras
05.06.07, 07:51
@Uli
Wird ein Photon eingeschränkt, so erhöht sich seine Frequenz, und wenn es
tunnelt, behält es diese erhöhte Frequenz auch bei.
Bei einem normalen Teilchen wird das nicht anders sein.
Nullpunktsenergie heisst, man schränkt das Teilchen ein und dieses erhöht seine
Energie. Einschränken ist ein Ausdruck für Energie zuführen. Also vermute ich,
daß das System "Kasten und Teilchen" eine etwas grössere schwere Masse hat.
Pyt.
Hallo Uli,
hier sagst Du etwas, zu dem ich noch eine Frage habe:
Ich will mal ganz vorsichtig sagen; ich denke, es gibt einen Zusammenhang zwischen der Nullpunktsenergie der Quantenmechanik in einem Potential (was man sich noch einigermaßen vorstellen kann) und der Vakuumenergie in Quantenfeldtheorien. Schließlich ist in Quantenfeldtheorien das Vakuum der Quanten-Grundzustand niedrigster Energie. 1- und Mehr-Teilchen-Zustände sind dann Anregungen des Vakuums. Nach meinem Verständnis hat dieser Vakuum-Grundzustand eben auch eine Nullpunktsenergie: wenn man straightforward vorgeht, sogar eine unendliche.
Die spontane Emission von Photonen wird von der Quantenelektrodynamik verstanden als eine induzierte Emission, bei der virtuelle Photonen des Quantenvakuums eine "Vermittlerrolle" spielen.
Könnte es nicht sein, dass man auf diese "mysteriöse" Eigenschaft des Vakuums verzichten kann, wenn man annimmt, dass diese Vermittlerrolle genausogut von Quanten aus dem Reservoir der Nullpunktsenergie eingenommen werden kann ?
In Diskussionen über Kosmologie hört man absurd hohe Werte von 10hoch100 und mehr. Wenn meine Vorstellung zutreffend ist, wäre dann die Bemühung eines Quantenvakuum in vielen Fällen nicht überflüssig?
Ich vermute, die Beantwortung dieser Frage kann kein "Klacks" sein, deshalb vielen Dank im voraus, wenn Du oder andere es trotzdem versuchen.
mfg
quick
Hallo Uli,
hier sagst Du etwas, zu dem ich noch eine Frage habe:
Die spontane Emission von Photonen wird von der Quantenelektrodynamik verstanden als eine induzierte Emission, bei der virtuelle Photonen des Quantenvakuums eine "Vermittlerrolle" spielen.
Du sagst "virtuelle Photonen des Vakuums". Wieso ?
In der QED kann jede Teilchen/Feld-Sorte als virtuelles Teilchen beitragen: selbst Elektronen und Myonen (siehe auch das Diagramm unten). Diese Eigenschaft ist nicht für das Photon reserviert. Ich weiss auch nicht, wieso virtuelle Teilchen dem Vakuum "gehören" sollen. Aber man sagt das manchmal so; das gebe ich zu.
Könnte es nicht sein, dass man auf diese "mysteriöse" Eigenschaft des Vakuums verzichten kann, wenn man annimmt, dass diese Vermittlerrolle genausogut von Quanten aus dem Reservoir der Nullpunktsenergie eingenommen werden kann ?
In Diskussionen über Kosmologie hört man absurd hohe Werte von 10hoch100 und mehr. Wenn meine Vorstellung zutreffend ist, wäre dann die Bemühung eines Quantenvakuum in vielen Fällen nicht überflüssig?
Ich vermute, die Beantwortung dieser Frage kann kein "Klacks" sein, deshalb vielen Dank im voraus, wenn Du oder andere es trotzdem versuchen.
mfg
quick
Mir scheint, du beziehst dich auf die Rolle von vituellen Photonen in der QED. Dies sind innere Linien in Feynman-Diagrammen. Elektrisch geladene Teilchen können solche virtuellen Photonen austauschen. Ich sehe hier nicht die Relevanz des Vakuums oder der Nullpunktsenergie.
Ein besondere Klasse von Diagrammen höherer Ordnung (sog. Strahlungskorrekturen) bezeichnet man als Vakuumpolarisation oder Vakuumfluktuation:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/e/ed/Vacuum_polarization.png
Ein Photon annihiliert in ein virtuelles Elektron-Positron-Paar, das dann wieder zu einem Photon "rekombiniert". Das interpretiert man gerne als Erzeugung eines e+ e- -Paares aus dem Vakuum. Bös gesagt, man "dichtet" diese Eigenschaft dem Vakuum an. In Wirklichkeit ist aber - wie man sieht - das Photon dafür verantwortlich.
Zugegeben, die Sache mit dem Vakuum ist ein schönes Bild, das man mitunter auch nutzen kann, um einige Eigenschaften der QED, die eigentlich erst aus äußerst komplizierten Rechnung zu höheren Ordnungen in der QED folgen (z.B. die effektive Abnahme der Feinstrukturkonstante bei großen Abständen, Casimir-Effekt) anschaulich und intuitiv erklären zu können.
Dieses Bild, dass da unentwegt, virtuelle Paare aus dem Vakuum erzeugt werden und wieder vergehen und keiner bekommt was mit davon, finde ich jedoch nicht wirklich physikalisch. Solche Art "Prozesse" wären ja prinzipiell unmessbar, da sie mit keinen reellen Teilchen wechselwirken und somit per se unbeobachtbar wären. Man braucht einen physikalischen Prozess, wenn man Beiträge von Vakuumfluktuationen ausmessen will. Und das geht nur mit Photonen.
Deshalb meine Skepsis zu Beginn dieses Threads über die Rolle von Vakuum-Nullpunktsenergien und die kleine Diskussion mit Günter. Es ist die Frage, was davon wirklich Physik ist; das ist nicht immer wirklich offensichtlich, finde ich. In populären Darstellungen werden diesen (angeblichen) Eigenschaften des Vakuums immer besonders viel Aufmerksamkeit gezollt - klingt halt einfach unglaublich cool; ein bisschen wie Raumschiff Enterprise. Man will spannende Darstellungen.
Wahrscheinlich habe ich jetzt viel mehr verwirrt als geklärt. :(
Gruss, Uli
Hallo Uli!
Dieses Bild, dass da unentwegt, virtuelle Paare aus dem Vakuum erzeugt werden und wieder vergehen und keiner bekommt was mit davon, finde ich jedoch nicht wirklich physikalisch. Solche Art "Prozesse" wären ja prinzipiell unmessbar, da sie mit keinen reellen Teilchen wechselwirken und somit per se unbeobachtbar wären. Man braucht einen physikalischen Prozess, wenn man Beiträge von Vakuumfluktuationen ausmessen will. Und das geht nur mit Photonen.
Der Casimir-Druck benötigt ein Minimum an virtueller Aktion, damit er sich gem. den Messwerten einstellt. Lässt sich darauf nichts herleiten? Unsere meist nur groben Zusammenhangskenntnisse dürften sich teilweise wirklich gravierend auswirken. Bei den Journalisteninfos sind die Basisinfos zu oft schon mal gar nicht vorhenden. Was ich nicht kenne, wird mich nicht irritieren, es sei denn, ich vermisse es, weil es sich aus einer anderen Info als Forderung ergibt.
Wie hängt es also real zusammen? Die grundsätzliche Unbestimmtheit fordert nur minimal nötige Potentiale. Wie dicht mag das sein?
Der Casimir-Druck fordert Aktionen. Wieviele mögen wie dicht notwendig sein? Abgesehen vom Unterschiedsdruck bei der Annäherung der Platten wird man aber auch einen Grunddruck, eine Grundaktivität annehmen können/wollen/müssen?
Sind alles Fragen, die mich immer wieder beschäftigen. Es scheinen Fragen nach den Existenzgrundlagen selbst zu sein. Da ich nichts in Erfahrung bringen kann, stellen sich die wilden Annahmen von ganz allein ein. Ich brauch das nicht. Solides Wissen darüber, was minimal notwendig erscheint, wäre mir lieber. Wird auf solche Fragen nicht geforscht?
Gruß Llano
Hallo Uli,
Du hast mich nicht verwirrt!
Im Gegenteil, mit Deinem Beitrag, für den ich Dir ganz besonders danken möchte, hast Du wahrscheinlich nicht nur bei mir für etwas mehr Schärfe in der Sicht auf das Thema "Eigenschaften des Vakuums" gesorgt.
Allerdings muß ich zugeben, dass dies auch ein Thema ist, bei dem Grundlagenkenntnisse (z.B.QED) erforderlich sind, die mir fehlen, um sinnvoll tiefer in die Problematik eindringen zu können.
Aber Du weißt ja, auch ein blindes Huhn kann sich ab und zu über ein Körnchen (Einsichten und Wahrheiten) freuen.
Deshalb nochmals, Danke.
mfg
quick
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