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Zitat von Timm
Hallo Uli,
ich würde das Zustandekommen dieses inelastischen Stoßen noch gerne etwas näher beleuchten, falls das Sinn macht. Vor dem Stoß existieren beide Photonen nicht als Teilchen, sondern als EM-Welle.
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Nur am Rande: dass man darüber grübelte, ob ein Quantenobjekt Welle oder Teilchen ist, das ist ja doch schon eine Weile her. Die Entwicklung der Quantentheorie hat diesen Dualismus aufgelöst.
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Zitat von Timm
Nun kreuzen sich die Bahnen dieser Wellen und es gibt eine WW bei der e-/e+ entstehen.
Falls diese Vorstellung richtig ist, frage ich mich, warum es nur die Hälfte der Gammaquanten erwischt. Sie sind Milliarden Jahre "unterwegs" und haben ein riesiges Angebot, wenn man den Mikrowellenhintergrund dazu nimmt.
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Das mit der Hälfte hast du wahrscheinlich aus dem Artikel im Spektrum der Wissenschaft ?
Dieser Prozess hat ja einen gewissen Streuquerschnitt, den man in der QED übrigens äußerst genau berechnen kann; es gibt also eine Wahrscheinlichkeit für diesen Übergang, wenn sich 2 Photonen nahe genug kommen und wenn genügend Energie vorhanden ist. Ich habe kein Gefühl für die Zahlen, denke aber, diese Wahrscheinlichkeit wird nicht immens groß sein. Immerhin sind massive Teilchen im Endzustand; so etwas drückt die Wahrscheinlichkeitsamplitude immer - je massiver die Teilchen, desto unterdrückter ist der Prozess. Darum werden schwerere Paare erst gar nicht erwähnt. Zum anderen glaube ich auch nicht, dass es im Leerraum sonderlich häufig zu "Photon-Photon-Kollisionen" kommt. Ich weiß es aber nicht wirklich, finde die 50% aber nicht so überraschend - könnte mir vorstellen, dass das "hinhaut".
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Zitat von Timm
Gibt es eigentlich auch den Prozess der Energieübertragung von Photon zu Photon? Ohne Entstehung von Teilchen?
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Ja, es gibt auch elastische Photon-Photon-Streuung. Dieser Pozess ist aber erst in höheren Ordnungen der QED möglich und somit eine Seltenheit:
Der Prozess wird über ein sog. Box-Diagramm vermittelt:
Dies ist von links nach rechts zu lesen: 2 Photonen laufen ein, erzeugen ein virtuelles e+ e- -Paar, welches dann wieder in 2 Photonen annihiliert.
Da dieses Diagramm 4 Vertizes hat (Linien-Kreuzungspunkte) ist es entsprechend unterdrückt. Die linke Hälfte des Diagramms sieht fast so aus wie die Paarerzeugung oben. Dieser Prozess ist so selten, dass er schwierig zu beobachten sein dürfte. Bekannt und beobachtet wird jedoch die Variante, in der eines der Photonen aus dem Coulomb-Feld eines Kerns kommt ("Delbrück-Streuung").
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Zitat von Timm
Ich weiß nicht, wie ergiebig eine Diskussion ist, woher die Teilchen nun wirklich stammen, die da auskondensieren. "Kennt" das Vakuum die Teilchen und entläßt sie, wenn genügend Energie vorhanden ist, als reelle Teilchen? Hat Deine Aussage
damit zu tun?
Gruß, Timm
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Das ist eher eine Frage der Interpretation. Meine Sicht ist eher, dass ein Photon eine gewisse Tendenz hat, latent als ein virtuelles Teilchen-Antiteilchen-Paar zu erscheinen. Wenn genügend Energie vorhanden ist und Impuls ausgetauscht werden kann mit einem 2. Photon, so kann sich das virtuelle Paar als reelles manifestieren.
Dabei gibt es durchaus auch Wahrscheinlichkeiten für die Bildung von Quark-Antiquarkpaaren. Letzteres ist aktuelles Forschungsobjekt theoretisch wie experimentell. Anbei der Link zu einer Publikation einer lieben Kollegin aus einem frühren Leben von mir
http://arxiv.org/abs/hep-ph/9602428
daraus:
"... This outwardedly strange fact is the result of fluctuations of a photon into quark-antiquark pairs. ... "
Diese Geschichten sind von Interesse, da sie einen Test der QCD darstellen.
Gruß,
Uli