frage zum buch schrödingers katze : warum zerstören sich photonen nicht gegenseitig
 

hallo ich hab gerade "auf der suche nach Schrödingers katze" gelesen. aber eingentlich nur zum besseren verständniss der "kurzen geschichte der zeit".
also ich hab noch keinen plan von der materie der quanten und habedeswegen noch ein parr offene fragen. ok laut buch ist ein antiproton ein proton das sich rückwärts in der zeit bewegt. trifft ein proton auf sein antiteilchen so zerstreut es sich in energie. - bei photonen ist es so, das ein photon sein eigenes antiteilchen ist. da in ihm laut relativitätstehorie die zeit "festfriert", muss es laut buch auch sein egenes antiteilchen sein. nun die frage: wenn ich nun eine lampe anmache die millionen von photonen ausstrahlt, und diese teilchen gleichzeitig ihre eigenen antiteilchen sind, wareum zerstreuen die beiden sich nicht gegenseitig in energie. oder anders gefragt warum sehe ich überhaupt licht wenn doch die quelle gleichzeitig teilchen mit ihren eigenen antiteichen ausstrahlt?

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Hallo..

(wieso ausgerechnet den LD 50 als Nick?)

Das Problem mit den Photonen..

Vielleicht schaust du dir mal erst den Tread an(lese dir wenigstens die ersten 5 Seiten durch)

Ist jetzt aber nur meine Meinung, die nirgendwo abgesichert ist, was aber dich nicht aufhalten brauch..

mfg................JGC

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LD50 steht für "Lethale (tödliche) Dosis", an der 50% einer Population verenden.

Grüsse, rene

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Hallo LD50

Hoffentlich ist dein Name nicht Programm!

Es können beliebig viele Photonen denselben quantenmechanischen Zustand besetzen. Die Quasiteilchen der Photonen können in der QED als Austauschteilchen der Wechselwirkungspartner mit Feststoffen beschrieben werden, die durchaus Teilchencharakter wie Masse, Spin, Energie, Impuls, Wellenlänge haben können.

Grüsse, rene

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Licht ist ein Elektromagnetischer Effekt und kann im Rahmen der Quantenelektrodynamik (QED) beschrieben werden. Wir haben in der QED zwei Felder: Ein Maxwellfeld, das die Photonen beschreibt und ein Diracfeld, das Elektronen und Positronen beschreibt. Ein Feld in einer Quantenfeldtheorie ist ein Mathematisches Objekt (ein Operator) der die Erzeugung und Vernichtung von Teilchen gegenüber einem Vakuumzustand beschreibt. Wechselwirkung bedeutet, dass ein oder mehrere Teilchen vernichtet werden und dafür andere erzeugt. Um eine Wechselwirkung zu beschreiben, muss ich das Diracfeld an das Maxwellfeld koppeln.
Dann kann ich Prozesse beschreiben, wie die Vernichtung eines Photons und die gleichzeitige Erzeugung eines Elektron – Positron Paares, oder eben umgekehrt.

Das Maxwellfeld beinhaltet keine Wechselwirkungen. Daher gibt es keine direkte Photon – Photon Wechselwirkung. Was aber passieren kann ist, dass Photonen kurzzeitig in Elektron - Positron Paare zerfallen, diese sich beeinflussen und anschließend wieder zu Photonen vernichten. Diese Form der Wechselwirkung ist aber vernachlässigbar klein (es geht die Feinstrukturkonstante 1/137 mit der vierten Potenz ein). Deshalb kann man beim Photonengas näherungsweise von einem Idealen Quantengas ausgehen (also Wechselwirkungsfrei).

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Hallo,

noch einfacher kann man es verstehen, wenn man bedenkt dass in jedem heute bekannten Prozess Energie und Impuls Erhaltungsgrößen sind. Wenn zwei Photonen einander Auslöschen sollen, müssen dabei neue Teilchen entstehen, die den selben Gesamtimpuls und die selbe Gesamtenergie haben. Solche Teilchen gibt es aber nicht.

Zwei Photonen können sich nur Gegenseitig vernichten, wenn sie unterschiedliche Richtungen haben. In dem Fall gibt es ein Schwerpunktsystem, in dem der Gesamtimpuls Null ist. Wenn in diesem System die Gesamtenergie grösser ist als die Energie eines Elektron-Positron-Paares, kann Paarbildung beobachtet werden. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit für solch einen Prozess recht klein, wie Querkopf bereits ausgeführt hat.

Gruß,
Joachim

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Hallo Joachim

Wurde denn dieser Prozess in der Praxis schon einmal beobachtet? Ich dachte immer, daß die Paarbildung aus EINEM Photon entsteht.

gruß Peho

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Hi Peho,

nicht dass ich wüsste. Aber die Paarbildung mit einem Photon kann ja auch nur im Feld eines Atoms passieren und ist somit der selbe Effekt: Paarbildung bei rein elektromagnetischer Wechselwirkung. Im Teilchenbild ist das also auch Photon-Photon-Wechselwirkung, wobei das eine Photon allerdings ein Austauschteilchen (virtuelles Photon) ist.

Ich meine mich aber zu erinnern, dass im Design des Teraelektronenvolt-Linear-Beschleunigers TESLA in Hamburg (der leider nicht von Deutschland oder Europa allein finanzierbar ist) auch eine Option vorgesehen war, in der zwei intensive Lichtpulse miteinander kollidieren sollten. Der Vorteil wäre ein extrem einfacher Anfangszustand und eine gute Erforschbarkeit der elektroschwachen Wechselwirkung. Der Nachteil ein geringer Wirkungsquerschnitt.

Gruß,
Joachim

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Es ist vielleicht nicht ganz korrekt das anzunehmen, aber was soll's:
Man könnte einfach annehmen, dass sich die Photonen tatsächlich paarweise anhilieren- daraus entsteht Energie in Form von zwei neuen Photonen. Es gilt Impulserhaltung, also bewegen die sich in die gleichen Richtungen wie die Photonen, die sich zuvor anhiliert haben und niemand merkt etwas von dem Geschehen.

In populärwissenschaftlichem Umfeld würde ich sowas sogar veröffentlichen..

Ich glaube aber sogar, dass es entsprechende Fermidiagramme für diese WW tatsächlich gibt, aber da bin ich mir nicht sicher.
QED ist nicht mein Spezialgebiet