angeregte Atome und Pauli Prinzip
Hallo,
es mag eine einfache Frage sein, aber mir ist die Antwort gerade nicht klar, bzw. konnte sie auch nicht finden: Was passiert wenn ein Atom angeregt wird, das schon voll besetzte Schalen hat? Ist die Anregung dann wegen dem Pauli Prinzip nicht möglich oder müssen neue Schalen einer höheren Quantenzahl kurzzeitig geschaffen werden? |
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Ein Elektron kann unabhängig von der Besetzung der Schalen immer durch Absorption eines Photons geeigneter Energie in einen angeregten Zustand versetzt werden. Dabei ist die erforderliche Energie bei äußeren Schalen kleiner als bei inneren.
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Nur, wenn das Pauli-Prinzip allgemeine Gültigkeit hat - wohin springen sie dann? Würden solche Atome nicht angeregt werden können, wäre das längst irgendwo vermerkt. Daher vermute ich, dass höherenergetische Schalen neu besetzt werden. Aber ist nur eine Vermutung, daher die Hoffnung ob sich damit jemand auskennt.
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Sollte das zutreffen, dann dürfte das aber ein extrem instabiler Zustand sein. Aber lassen wir lieber die Experten zu Wort kommen. |
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So einfach ist das nicht.
Wenn die Ziel-Schale vollständig gefüllt ist, kann sie nicht noch weiter besetzt werden. Aber die Ziel-Schale ist durch die Energie des Photons definiert, d.h. es kann auch keine andere Schale (anderer Energie) besetzt werden. Konsequenz: der Übergang ist verboten. |
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Verstehe ich nicht. Beim Übergang K -> L ist die L-Schale vorher nicht besetzt. Was vermisse ich da?
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Die Frage war: Zitat:
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Hallo Timm,
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Zusätzlich sind in der Spektroskopie übrigens auch sogenannte Auswahlregeln zu beachten: https://de.wikipedia.org/wiki/Auswahlregel |
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Edelgase haben voll besetzte Schalen. Bei Anregung wird die nächst höhere noch "leere" Schale besetzt. Das scheint mir die Frage des OP zu beantworten. Einverstanden? |
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Ja, es gibt Auswahlregeln, aber ich denke die spielen im Sinne der Fragestellung keine Rolle. Da geht's erst mal ums Prinzipielle. |
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Wenn die Energie gerade für einen Übergang in eine voll besetzte Schale ausreichen würde, findet dieser Übergang nicht statt; weder in die besetzte Schale, weil sie besetzt ist, noch in eine höhere Schale, weil die Energie dafür nicht ausreichend ist. Zitat:
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Ob ein Übergang wegen nicht passendem Drehimpuls oder nicht passendem Spin oder etwas anderem nicht stattfinden kann ist letztlich egal. Der Begriff Auswahlregel besagt, dass Übergänge verboten sind, deren Matrixelemente gleich Null sind. Das ist bei voller Ziel-Schale hier der Fall. |
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Man könnte bestenfalls für den OP ergänzen, dass man in so einem Fall nicht davon spricht, dass eine neue Schale kurzzeitig geschaffen würde, sondern dass eine höhere Schale kurzzeitig besetzt würde. In einem Atom stehen immer unendlich viele Schalen zur Verfügung, und nur endlich viele können voll besetzt sein. |
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Einen reinen Zustand des Elektrons bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen. |
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Du verwechselst "Superpositionszustand" mit "gemischter Zustand"; bei ersteren handelt es sich ebenfalls um einen reinen Zustand, bei letzterem um ein klassisches, statistisches Gemisch.
Im vorliegenden Fall spielen ausschließlich reine Zustände eine Rolle. |
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Messobjekt+Messgerät = gemischter Zustand (Messobjekt+Messgerät)+Umgebung = reiner Zustand, verschränkt |
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Wenn man die unbeobachteten Freiheitsgrade der Umgebung "ausmittelt" ("ausspurt") und das Problem auf Elektron plus Messgerät ohne Umgebung reduziert, dann resultiert daraus ein Zustand, der so aussieht wie ein klassischer, gemischter Zustand. Dies ist jedoch ein Artefakt der Näherung des Ausspurens. |
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OT
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http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=2993 Dabei wäre das Elektron eben in einem kohärenten Zustand (Superposition) und das Messgerät (incoherent ancilla) ist in einem dekohärenten Zustand und so verschränken sie sich dann. Dabei gilt dann auch "Measuring Quantum Coherence with Entanglement". Die Umgebung existiert auch, ist aber quasi auch "unbeobachtet" IMHO. |
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Vorstellung bringt nicht viel.
Man muss eben den mathematischen Formalismus der QM anwenden, und der besagt, dass die Zeitentwicklung reine Zustände immer in reine Zustände überführt; dass gemischte Zustände Artefakte aufgrund unpräziser Kenntnis eines Systems bzw. Näherung eines statistischen Gemisches sind; und dass die Frage, ob eine Superposition vorliegt, abhängig ist von der Wahl der Basis ist. |
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Der verschränkte Zustand ist ja wieder ein reiner Zustand. |
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Bohr u.a. führten die Messung als klassisches Konzept in die Quantenmechanik ein. Das funktioniert pragmatisch, aber es zeigt natürlichen, dass die Quantenmechanik in diesem Sinne unvollständig ist. Denn das Messgerät ist ja selbst ein quantenmechanisches System, das nach quantenmechanischen Regeln funktioniert. Um die Messung vollständig quantenmechanisch verstehen zu können (was wir heute noch nicht erreicht haben) kann man also nicht einfach von einem klassischen Messgerät sprechen. Deswegen bin ich an dieser Stelle auch mit Vorstellungen vorsichtig. Zitat:
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Aber in dieser Betrachtung ist das Messgerät kein klassisches Gerät nach Bohr. Und der verschränkte Zustand ist kein klassischer Zustand sondern zunächst mal ein Zustand wie bei Schrödingers Katze. |
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Dadurch haben wir ein QM-Objekt, kohärent und ein 2. Objekt, das inkohärent ist und sich verschränkt. Das Messgerät wirkt auf das QM-Objekt durch die "inkohärenten Operationen". Das ist die Messung. Das Messgerät wird dabei auch wie ein QM-Objekt betrachtet. Aber weil eben das Messgerät aus unserer Sicht keine Überlagerungszustände zeigt, ist es doch logisch davon auszugehen, dass es sich wie ein inkohärentes QM-Objekt verhält (s.o.). Ich dachte vielleicht kommt das so hin? |
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Sorry, aber ich sehe nicht, was das verlinkte Paper ganz allgemein mit einem Messprozess zu tun hat. Insbs. sehe ich keinen Zusammenhang zwischen dem "Maß der Kohärenz" und dem Messprozess.
Für den Messprozess würde ich mal mit der von-Neumann Messung starten. |
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Die Interaktion (incoherent Operation) zwischen dem ancilla und dem QM-Objekt ist eine ganz normale Messung/Wechselwirkung, oder nicht? Ein Messgerät ist wie du ja selbst gesagt hast mit dem QM-Objekt nach der Messung verschränkt. Wir haben aber dann z.B. mit Spin Up einen dekohärenten Zustand (das "System" insgesamt ist in einem reinen Zustand verschränkt) und das Messgerät zeigt auch keine Interferenz, wenn man die Umgebung nicht sieht. Wenn ich jetzt nur den Teil der Messung isoliert betrachtet sehen will, quasi ohne Umgebung, dann macht es doch Sinn, das Messgerät als inkohärentes QM-Objekt zu betrachten. Und unser QM-Objekt (das Elektron, dessen Spin oder so wir messen) als kohärent. Das Messgerät ist einfach ein anderes Objekt z.B. ein anderes Elektron. Aber das 2. Objekt, das "Messgerät", ist in einem inkohärenten Zustand. Objekt 1-Elektron + 2-Elektron,"Messgerät" sind verschränkt nach der Interaktion wie im Paper, dabei klassifiziert die maximale Verschränkung den "Freiheitsgrad" des QM-Objekt. |
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Beleidigende Bemerkung wurde durch die Redaktion entfernt
Für den Zusammenhang muss man eigentlich nur die Überschrift des Papers lesen ("Measuring Quantum Coherence with Entanglement") und wenn man Muße hat evtl. noch das Paper selber, worin beschieben steht, wie das gehen soll. Beleidigende Bemerkung wurde durch die Redaktion entfernt |
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Wärst du so freundlich, zu erklären, wie beides zusammhängt? Aus meiner Sicht das Paper für den physikalischen Messprozess nämlich nicht von Bedeutung. |
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"Die Interaktion (incoherent Operation) zwischen dem ancilla und dem QM-Objekt" keine ganz normale Messung/Wechselwirkung ist? 2 QM-Objekte in Wechselwirkung. Warum ist das keine Messung? BTW: Man kann das AUCH so sehen: am Ende der Messung habe ich ein QM Objekt in einem dekohärenten Zustand, ich sehe/messe z.B. Spin Up und ein QM-Objekt ist damit verschränkt, quasi der Rest aus "Messgerät+Umgebung". Eines der beiden Objekte muss in einem kohärenten Zustand sein, sonst könnten sie nicht verschränkt sein AFAIK. IMHO kann man einen Messvorgang so anschauen als ob ein QM-Objekt in kohärentem Zustand mit einem inkohärenten QM-Objekt wechselwirkt. |
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Wenn ich lese: Measuring Quantum Coherence with Entanglement This finding allows us to define a novel general class of measures of coherence for a quantum system of arbitrary dimension, in terms of the maximum bipartite entanglement that can be generated via incoherent operations applied to the system and an incoherent ancilla. The resulting measures are proven to be valid coherence monotones satisfying all the requirements dictated by the resource theory of quantum coherence. We demonstrate the usefulness of our approach by proving that the fidelity-based geometric measure of coherence is a full convex coherence monotone, gehe ich eben mal von einer Messung aus. Eine Wechselwirkung die stattfindet. Ich habe das noch nicht alles überblickt an der Stelle, und wenn du willst kannst du es dir ja auch noch anschauen. Ich habe leider noch nicht verstanden, wie eigentlich der Versuchsaufbau aussieht bei dem verlinkten Papier. Ich ging davon aus, dass es ähnlich ist wie bei dem Kapitel "Discord" --> http://quantumcorrelations.weebly.co...ations_cde.pdf auf S. 7 (local measurement (Von Neumann)) und sich das mathematisch ableiten lässt davon. Andererseits frage ich mich auch an der Stelle wie das gehen soll? Zwei QM-Objekt interagieren, aber es gibt keine Wechselwirkung? :rolleyes: |
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Da steht measure, aber das bedeutet Maß oder Maßstab, Maßeinheit. Der englische Begriff für Messung lautet measurement.
Es hat übrigens keinen Sinn, dir irgendwelche speziellen Artikel rauszusuchen, wenn noch nicht mal klar ist, was du grundsätzlich verstehen möchtest. |
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Dem Faden kann jeder folgen denke ich und nachlesen kann auch jeder.
In dem Artikel geht es um 2 Objekte welche mit der QM beschrieben werden. FAKTEN: 1: Zuerst sind diese zwei Objekte nicht verschränkt. 2: Es gibt eine Interaktion (incoherent Operation). 3: Dann sind die 2 Objekte verschränkt. Das muss dann doch eine Wechselwirkung sein! Habe ich das bisher bei dem Artikel falsch verstanden? Sind die 2 Objekte von Anfang an verschränkt? :confused: Fig 1: zeigt doch gerade zwei Zustände von 2 Objekten die anfangs nicht verschränkt sind? PS: Danke bisher für die Antworten! Gruß :) |
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Hallo zusammen,
ich vermute mal, dass das Thema auch durch meine Schuld durcheinander geraten ist. Ich korrigiere also meinen letzten Beitrag im Thema, wie folgt: Zitat:
Durch Bestrahlen mit einer linear polarisierten Welle geht das mMn nicht. Da bekommt man bestenfalls einen spin flip beim Elektron und damit keinen Eigenzustand des Spin-Operators in z-Richtung, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für Spin oben und Spin unten. Einen Eigenzustand des Spin-Operators in z-Richtung bekommt man nur über eine Messung des Spins, wie beim Stern-Gerlach-Versuch. Generell ist es also schon möglich polarisierte Elektronen zu bekommen. EDIT_EDIT: Die nachfolgende Diskussion über reine und gemischte Zustände und den Meßprozess in der QM gehört nicht direkt zum Thema. Ich kann die zugehörigen Beiträge bei Bedarf gerne in ein neues Thema auslagern. |
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Hallo Plankton,
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Der Dichteoperator ist dagegen ein Werkzeug das eher bei Vielteilchen-Problemen angewendet wird: https://theorie.physnet.uni-hamburg....manuskript.pdf |
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Der Messprozess gehört zu den Postulaten der orthodoxen / von-Neumannschen Axiomatisierung.
Es gibt durchaus andere Ansätze, z.B. die Ensemble-Interpretation oder gar die Viele-Welten-Interpretation. Letztere wäre in diesem Sinne sicherlich fundamental. |
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