Entstehung von Teilchen+Antiteilchen aus dem Vakuum

[Uli]

Zitat von JoAx

Hallo,



funktioniert so die schwache WW? Deren Eichbosone sind ja mit (Ruhe-) Masse behaftet.


Gruss, Johann

Ich hatte jetzt mehr ein Photon im Sinne - also QED. Die Materiequantenzahlen eines Paares sind ja in der Summe immer gleich Null.
Paarerzeugung geschieht deshalb nur aus einer Quelle, die dieselben Quantenzahlen wie das Vakuum aufweist (Null). Das ist das Photon.

Die W-Bosonen der schwachen Wechselwirkung sind ja elektrisch geladen; sie können kein Teilchen-Antiteilchen-Paar erzeugen. Typisch sind eher Zerfälle von W-Bosonen in ein Lepton und dessen Antineutrino, z.B.

W- -> e- + Elektron-Antineutrino

Das ist sozusagen die 2. Hälfte eines Betazerfalls.
Die erste wäre so etwas wie

Neutron -> W- + Proton

Bin nicht sicher, ob ich deine Frage richtig verstanden habe, Johann ?

Gruß,
Uli

[Timm]

Zitat von Uli

Ehrlich gesagt, Timm - ich möchte mich korrigieren.

Kein Problem, Uli. Außerdem halten Wechselbäder jung.

Ich habe bei der Hawking-Strahlung Zweifel bekommen, ob das nicht doch so ist, wie du sagst. Da diese Strahlung in unmittelbarer Nähe des Ereignishorizontes erzeugt wird, kann Energie und Impuls mit dem Schwarzen Loch ausgetauscht werden. Deshalb brauchen die Erhaltungssätze nicht notwendig verletzt zu werden dabei.
Die Rolle der Photonen der Hintergrundstrahlung besteht eher darin, ständig geschluckt zu werden und so die Masse des Loches zu erhöhen.

Die Hawking-Strahlung wollte ich nur als Vehikel zur Verbesserung meiner Sicht benutzen. Ich versuche jetzt mal etwas geordneter auf den Punkt zu bringen, was noch unklar ist.

Bleiben wir bei der e+ e- Paarerzeugung und betrachten die Situation nach Anwesenheit bzw. Abwesenheit von Kraft-Feldern.

Ohne Kraft-Feld

Hier hatte ich Deine Beiträge so verstanden, daß, um die Impulserhaltung zu wahren, wenigstens ein Photon beteiligt sein muß. Außerdem klang durch, daß man sich in gewisser Weise e+ e- im Photon "vorgebildet" vorstellen kann.

Mit Kraft-Feld

Am Ereignishorizont: Ist diese Sicht zu simpel oder gar falsch: Die Gezeitenkraft zerrt die Teilchen mit -v und +v auseinander, deshalb ist der Gesamtimpuls null. Dabei wären die Beträge von v für den Zeitpunkt der Separierung als gleich anzusehen. Unmittelbar danach geht jedes Teilchen seiner Wege. Diese Überlegung würde allerdings auch für das elektrostatische Feld gelten.

Ein Photon muß nicht beteiligt sein. Das Teilchen-Paar entsteht direkt aus dem Vakuum. Es ist, wie auch immer, im Vakuum vorgebildet. Eine gängige Vorstellung sind die Fluktuationen virtueller Teichen.

In der Hoffung, nicht zu nervig zu sein,

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Timm

Kein Problem, Uli. Außerdem halten Wechselbäder jung.



Die Hawking-Strahlung wollte ich nur als Vehikel zur Verbesserung meiner Sicht benutzen. Ich versuche jetzt mal etwas geordneter auf den Punkt zu bringen, was noch unklar ist.

Bleiben wir bei der e+ e- Paarerzeugung und betrachten die Situation nach Anwesenheit bzw. Abwesenheit von Kraft-Feldern.

Ohne Kraft-Feld

Hier hatte ich Deine Beiträge so verstanden, daß, um die Impulserhaltung zu wahren, wenigstens ein Photon beteiligt sein muß. Außerdem klang durch, daß man sich in gewisser Weise e+ e- im Photon "vorgebildet" vorstellen kann.

Mit Kraft-Feld

Am Ereignishorizont: Ist diese Sicht zu simpel oder gar falsch: Die Gezeitenkraft zerrt die Teilchen mit -v und +v auseinander, deshalb ist der Gesamtimpuls null. Dabei wären die Beträge von v für den Zeitpunkt der Separierung als gleich anzusehen. Unmittelbar danach geht jedes Teilchen seiner Wege. Diese Überlegung würde allerdings auch für das elektrostatische Feld gelten.

Ein Photon muß nicht beteiligt sein. Das Teilchen-Paar entsteht direkt aus dem Vakuum. Es ist, wie auch immer, im Vakuum vorgebildet. Eine gängige Vorstellung sind die Fluktuationen virtueller Teichen.

In der Hoffung, nicht zu nervig zu sein,

Gruß, Timm

Timm, ich weiß nicht, welche Theorie so etwas voraussagen sollte.
Ich erinnere mich ein wenig an die Quantenelektrodynamik, die ja die Basis all dieser Effekte wie Vakuumpolarisation, Selbstenergie etc. ist.

Von ihrer Struktur her ist die QED sehr simpel: es gibt nur einen einzigen fundamentalen Vertex (Kopplung), auf dem alle Prozesse basieren. Als Feynman-Diagramm:



Dieses Diagramm kann man nun in beliebigen Richtungen "benutzen":
von links nach rechts gelesen beschreibt es die Paarerzeugung aus einem Photon.

Ohne Photon gibt es in der QED einfach keine Wechselwirkung; das Photon ist der "Vermittler" der elm. Wechselwirkung.

Bei der Hawkingstrahlung dagegen ist die Basis ein Mischmasch aus bekannter QED und plausiblen Vermutungen an eine noch nicht existierende Quantentheorie der Gravitation; möglicherweise kann da ein Graviton die Rolle eines Photons übernehmen - keine Ahnung.

Gruß,
Uli

[SCR]

Hallo Uli,

Zitat von Uli

Bei der Hawkingstrahlung dagegen ist die Basis ein Mischmasch aus bekannter QED und plausiblen Vermutungen an eine noch nicht existierende Quantentheorie der Gravitation; möglicherweise kann da ein Graviton die Rolle eines Photons übernehmen - keine Ahnung.

Basis der Überlegungen der Hawking-Strahlung bildet die Vakuum-Fluktuation, d.h. die ständige Bildung (und Vernichtung) von virtuellen Teilchen-Antiteilchen-Paaren.
Direkt am EH stattfindend könnte eines der beiden Teilchen in das SL stürzen (negative Energie -> Masseabzug SL) während das andere als reeles Teilchen (-> positive Energie) dem EH entkommt.
Eine konkrete Bezugnahme auf ein Graviton im Sinne eines erforderlichen WW-Teilchens sehe ich da auf Anhieb (noch) nicht

[Uli]

Zitat von SCR

Hallo Uli,

Basis der Überlegungen der Hawking-Strahlung bildet die Vakuum-Fluktuation, d.h. die ständige Bildung (und Vernichtung) von virtuellen Teilchen-Antiteilchen-Paaren.
Direkt am EH stattfindend könnte eines der beiden Teilchen in das SL stürzen (negative Energie -> Masseabzug SL) während das andere als reeles Teilchen (-> positive Energie) dem EH entkommt.
Eine konkrete Bezugnahme auf ein Graviton im Sinne eines erforderlichen WW-Teilchens sehe ich da auf Anhieb (noch) nicht

Warum sollte denn eines der Teilchen in das schwarze Loch stürzen ?
Dazu muss es ja wohl gravitativ wechselwirken. In Quantenfeldtheorien heisst das, dass es an das entprechende bosonische Quant der Wechselwirkung koppelt. Bei der Gravitation wäre dieses Boson das Graviton.

Gruß,
Uli

[SCR]

Hallo Uli,

Zitat von Uli

Dazu muss es ja wohl gravitativ wechselwirken.

Ja.

Zitat von Uli

In Quantenfeldtheorien heisst das, dass es an das entprechende bosonische Quant der Wechselwirkung koppelt. Bei der Gravitation wäre dieses Boson das Graviton.

Was erst noch zu beweisen wäre.
Und selbst wenn würde ich die WW eines Gravitons nicht mit der eines Photons gleichsetzen wollen:
Das Photon bringt aus meiner Sicht immer (die?) Energie in die WW ein aus der dann anschließend (andere) Materie erst entstehen kann.
Im Fall Hawking-Strahlung sind diese Teilchen - wenn auch nur virtuell - bereits entstanden bevor das Graviton mit einem der beiden in WW treten würde.
Oder siehst Du das anders?

[Timm]

Zitat von Uli

Ohne Photon gibt es in der QED einfach keine Wechselwirkung; das Photon ist der "Vermittler" der elm. Wechselwirkung.

Bei der Hawkingstrahlung dagegen ist die Basis ein Mischmasch aus bekannter QED und plausiblen Vermutungen an eine noch nicht existierende Quantentheorie der Gravitation; möglicherweise kann da ein Graviton die Rolle eines Photons übernehmen - keine Ahnung.

Gruß,
Uli

Damit kann ich erst mal gut leben, Uli.

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von SCR

Hallo Uli,

Ja.

Was erst noch zu beweisen wäre.

Naja, wenn die zukünftige Quantentheorie der Gravitation derart alles über den Haufen wirft, dass kein Quant in Form eines Gravitons benötigt wird, dann wären ihre Eigenschaften vermutlich dermaßen "unkonventionell", dass es auch gar nicht weiter lohnt, über Hawking-Strahlung zu reden.

Zitat von SCR

Und selbst wenn würde ich die WW eines Gravitons nicht mit der eines Photons gleichsetzen wollen:

Auf gar keinen Fall gleichsetzen; sie vermitteln völlig unterschiedliche Wechselwirkungen. Aber sicherlich werden Gravitonen an massive Teilchen "koppeln", sonst gäbe es keine Gravitation. Elektronen und Positronen sind massiv; also können sie sicherlich mittels Austausch eines Gravitons wechselwirken.

Zitat von SCR

Das Photon bringt aus meiner Sicht immer (die?) Energie in die WW ein aus der dann anschließend (andere) Materie erst entstehen kann.
Im Fall Hawking-Strahlung sind diese Teilchen - wenn auch nur virtuell - bereits entstanden bevor das Graviton mit einem der beiden in WW treten würde.
Oder siehst Du das anders?

Die Frage ist, was soll das heißen: "virtuell entstanden" ?
Entscheidend für die Entstehung von Hawkingstrahlung ist, dass diese Teilchen reell werden, d.h. beobachtet werden können (zumindest eines der beiden). Dabei kann ihnen ein Graviton durchaus "behilflich" sein, da es - gleich einem Photon - Energie und Impuls transportiert.

Gruß,
Uli

[JoAx]

Hallo Uli,

Zitat von Uli

Auf gar keinen Fall gleichsetzen; sie vermitteln völlig unterschiedliche Wechselwirkungen. Aber sicherlich werden Gravitonen an massive Teilchen "koppeln", sonst gäbe es keine Gravitation. Elektronen und Positronen sind massiv; also können sie sicherlich mittels Austausch eines Gravitons wechselwirken.

das finde ich jetzt ineressant.

Das würde also heissen, dass die Gravitonen an (z.B.) Phtonen nicht koppeln könnten. Das wiederum würde bedeuten, dass reine Energie nicht "anziehend" sein kann -> kann Raumzeit nicht krümmen. In dem Sinne würde Licht keine Gravitation verursachen?

Sehe ich das richtig?

Gruss, Johann

@Timm: Schau Mal in deine Privatnachrichten rein.

[Uli]

Zitat von JoAx

Hallo Uli,



das finde ich jetzt ineressant.

Das würde also heissen, dass die Gravitonen an (z.B.) Phtonen nicht koppeln könnten. Das wiederum würde bedeuten, dass reine Energie nicht "anziehend" sein kann -> kann Raumzeit nicht krümmen. In dem Sinne würde Licht keine Gravitation verursachen?

Sehe ich das richtig?

Gruss, Johann

@Timm: Schau Mal in deine Privatnachrichten rein.

Johann, ich habe nur gesagt, dass Gravitonen sicherlich an Elektronen koppeln. Mehr wollte ich wirklich nicht gesagt haben.

Ich kenne die ART nur oberflächlich (wobei das vielleicht noch eine Übertreibung ist) und von Versuchen, sie zu quantisieren, kenne ich gar nichts.

Gruß,
Uli