Spur eines Positrons in der Nebelkammer

[Bernhard]

Zitat von Geku

Mir ist nicht ganz klar, ob die Energie des Quants genau die Energie zwischen den Energieniveaus der Anregungszustände sein muss, oder ob die überschüssige Energie, die bei einem Sprung auf das höhere Energieniveau übrig bleibt, als elastischer Stoß wirksam wird. Dies gilt umso mehr, als die Energie des Quants durch den Dopplereffekt erhöht werden kann und ein von einem bestimmten Energieniveau emittiertes Photon von einem anderen Energieniveau nicht mehr absorbiert werden kann.

Die Kinematik dieses Vorganges wird hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik)) beschrieben

[Geku]

Zitat von Bernhard

Die Kinematik dieses Vorganges wird hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik) beschrieben

Die Forensoftware zerstört Links, die mit einer Klammer enden. Man muss diesen am Schluss korregieren.

Paarbildung in der Physik bezieht sich auf die Entstehung eines Teilchen-Antiteilchen-Paares, vor allem aus einem energiereichen Photon, wobei Elektron-Positron-Paare die bekannteste Form sind. Dieser Prozess, zuerst 1933 experimentell nachgewiesen, ist bedeutsam für die Wechselwirkung von Photonen mit Materie und wird in bestimmten Feldern, wie dem eines Atomkerns oder eines Elektrons, beobachtet. Die Energie des Photons muss dabei mindestens der Summe der Ruheenergien der erzeugten Teilchen entsprechen.

Danke für den aufschlussreichen Link!

Eigentlich ging es mir um die Annihilation (Paarvernichtung von Elementarteilchen).

Warum das Positron soll lange mit der Materie wechselwirken kann (rote Spur in der darunterliegenden Abbildung), ohne dass es zur Annihilation kommt. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Annihilation

Jedes Element der Spur stammt von einer Wechselwirkung mit dem Positron.

[Hawkwind]

Zitat von Geku

Eigentlich ging es mir um die Annihilation (Paarvernichtung von Elementarteilchen).

Warum das Positron soll lange mit der Materie wechselwirken kann (rote Spur in der darunterliegenden Abbildung), ohne dass es zur Annihilation kommt. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Annihilation

Jedes Element der Spur stammt von einer Wechselwirkung mit dem Positron.

Meines Wissens geschieht die Ionisierung in einer Nebelkammer durch Stoßionisation

Ist das einlaufende Teilchen nun ein Positron und das Target ein Elektron, so ist die Bhaba-Streuung der zugrunde liegende Prozess.
Dabei muss es nicht zwangsläufig zur Annihilation mit einem Elektron des Mediums kommen; es ist auch elastische Streuung zwischen dem einlaufenden Positron und dem Elektron des Atoms/Moleküls möglich (siehe Feynman-Diagramme zur Bhaba-Streuung in obigem Link).
Durch den Austausch von Impuls/Energie zwischen Elektron und Positron bei der elastischen Streuung kann das Target-Elektron aus seinem Orbital herausgeschlagen werden und es entsteht ein Ion.

[Geku]

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Bhabha-Streuung

Die Streung erfolgt durch elektromagnetische Wechselwirkung. Warum bildet sich eine Abstoßung, obwohl die Teilchen eine unterschiedliche Ladung besitzen?

[Hawkwind]

Zitat von Geku

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Bhabha-Streuung

Die Streung erfolgt durch elektromagnetische Wechselwirkung. Warum bildet sich eine Abstoßung, obwohl die Teilchen eine unterschiedliche Ladung besitzen?

Das ist halt Quantenelektrodynamik und nicht klassische Elektrodynamik.

Aber auch in der klassischen Physik würden wir i.a. hyperbelartige Kurven erwarten (analog zu den Bahnen von Kometen, die das Sonnensystem durchkreuzen und wieder verlassen); Kollisionen sind nicht grad die Regel.

[Geku]

Zitat von Hawkwind

Kollisionen sind nicht grad die Regel.

Bedeutet das, dass Annihilation ein nicht so wahrscheinlicher Prozess ist, da es für atomare Größenverhältnisse eine lange Spur gibt?

[Hawkwind]

Zitat von Geku

Bedeutet das, dass Annihilation ein nicht so wahrscheinlicher Prozess ist, da es für atomare Größenverhältnisse eine lange Spur gibt?

Wie man es nimmt - früher oder später erwischt es das Positron mit Sicherheit.

Aber selbst in den gebundenen Zuständen des Positroniums ("Atom" aus e+ und e-) kann es - je nach Orbital - einige Zeit gut gehen.

Die Frage, ob es wirklich immer dasselbe Positron ist, das die Spur verursacht, ist übrigens müßig: es tragen ja elastisches Streu - Diagramm und Annihilations-Diagramm mit anschließender Paarerzeugung zur Wahrscheinlichkeitsamplitude bei. Laut "Kochrezeptur" zur Berechnung von Feynman-Diagrammen müssen ja die Beiträge beider Diagramme kohärent addiert werden (d.h. bereits vor Bildung des Betragsquadrates). Und Positronen sind ja eh voneinander ununterscheidbare Elementarteilchen.

[Geku]

Zitat von Hawkwind

Wie man es nimmt - früher oder später erwischt es das Positron mit Sicherheit.

Aber selbst in den gebundenen Zuständen des Positroniums ("Atom" aus e+ und e-) kann es - je nach Orbital - einige Zeit gut gehen.

Die Frage, ob es wirklich immer dasselbe Positron ist, das die Spur verursacht, ist übrigens müßig: es tragen ja elastisches Streu - Diagramm und Annihilations-Diagramm mit anschließender Paarerzeugung zur Wahrscheinlichkeitsamplitude bei. Laut "Kochrezeptur" zur Berechnung von Feynman-Diagrammen müssen ja die Beiträge beider Diagramme kohärent addiert werden (d.h. bereits vor Bildung des Betragsquadrates). Und Positronen sind ja eh voneinander ununterscheidbare Elementarteilchen.

Das heißt, die Frage ob es das selbe oder das gleiche Teilchen ist, ist sinnlos. Ist die Ununterscheidbarkeit Voraussetzung für den Wellencharakter?

[Hawkwind]

Zitat von Geku

Das heißt, die Frage ob es das selbe oder das gleiche Teilchen ist, ist sinnlos. Ist die Ununterscheidbarkeit Voraussetzung für den Wellencharakter?

Ich würde so sagen: sie ist Voraussetzung für die Wellenmechanik der Quantentheorie so wie wir sie kennen und nutzen. Ohne Ununterscheidbarkeit der Teilchen gleichen Typs würden sich z.B. keine Interferenzen zwischen Materiewellen ergeben.
Diese Ununterscheidbarkeit der Bausteine wurde zum Prinzip erhoben: die quantitativen Voraussagen der Theorie dürfen sich nicht ändern, wenn in der Rechnung zu einem Prozess (d.h. in den Viel-Teilchen-Wellenfunktionen) die Koordinaten zweier gleichartiger Teilchen miteinander vertauscht werden. Das ist auf 2 Arten möglich: die Wellenfunktion bleibt dieselbe unter dieser Vertauschung (Bose-Statistik für ganzzahlige Spins) oder sie flippt ihr Vorzeichen unter dieser Vertauschung (Fermi-Statistik für halbzahlige Spins). Die Konsequenzen dieses Prinzips sind gewaltig: vom Pauli-Ausschließungs-Prinzip der Atomphysik bis hin zum Entartungsdruck entarteter Materie etc.. Aber ich will dich nicht erschlagen und habe das meiste eh längst vergessen.