Wie entsteht eine Kraft?

[Querkopf]

Das Vakuum ist deine Arena. Schön und gut, du erzeugst und vernichtest Teilchen (zumindest auf dem Papier); aber hast du das auch im Experiment durchgespielt in genau dem Sinne, d.h. mit einzelnen Partikeln?

Mit anderen Worten, beherrscht du das, was du mit kühner Kreide an die Tafel schreibst, auch in der physikalischen Praxis? Oder bleibt es virtuell?

Ich habe mich durch geschickte Flucht ins Ausland sogar dem Fortgeschrittenenpraktikum in Deutschland entzogen (mein Vordiplom in Experimentalphysik habe ich allerdings mit 1 bestanden) um die Zeit für ein paar Mathevorlesungen frei zu haben und mache seitdem nur noch Theorie (Kaffe kochen kann ich aber mit etwas Hilfe) und zwischendrin auch.

Da mein Interesse aber mehr der Kondensierten Materie gilt (und Supraleiter oder Fluide gibt es nun einmal makroskopisch sichtbar) muss ich mir um die Experimente auch keine so großen Sorgen machen (abgesehen davon hat man da ja Emergenzeffekte und ich finde nichtstörungstheoretische QFT ohnehin viel spannender).

Und was die Streuexperimente in der Hochenergiephysik angeht, da vertraue ich ganz den Experten.

das sind leider böhmische Dörfer für mich. Kannst du kurz beschreiben, wie man Elektronen aus dem Vakuum erzeugt und zwar so, dass auch ein Laie dies einigermassen nachvollziehen kann?

Wie genau muss ich mir die Vernichtung von Photonen und Elektronen vorstellen?

http://www.quanten.de/forum/showpost...6&postcount=62
(allerdings im kanonischen Formalismus) und in den darauf folgende Beiträgen.

[Uli]

Zitat von zeitgenosse

Virtuelle Photonen gibt es nicht. Sie entziehen sich jeglicher Beobachtung (die inneren Linien in den Feynman-Diagrammen), sind in keinem Experiment nachweisbar.

Natürlich sind sie nachweisbar; sie sind Teil der QED. Ohne virtuelle Photonen, Elektronen und Positronen funktioniert die QED nicht. Die Vorhersagen der QED enthalten unmittelbar Beiträge aus dem Austausch virtueller Teilchen ... und zwar je genauer die Rechnung - d.h. je höher die Ordnung der Störungstheorie - um so bedeutsamer werden ihre Beiträge.

Freilich existieren virtuelle Teilchen nicht in dem Sinne wie freie Teilchen das tun; sie hängen eng zusammen mit dem Formalismus der QED (Feynman-Regeln). So weit würde ich dir zustimmen.

Ein anderes Beispiel für die Vorhersagekraft virtueller Teilchen sind die Higgs-Bosonen der elektroschwachen Theorie. Obwohl noch nie gesehen als freie Teilchen, tragen sie als virtuelle Teilchen zu beobachteten Prozessen in höherer Ordnung bei, und zwar geht dabei ihre Masse als unbekannter Parameter ein. Daraus resultieren dann die bekannten Schranken auf die zu erwartende Higgs-Masse.

Kurzum: virtuelle Quanten sind aus Quantenfeldtheorien nicht mehr wegzudenken.

Zitat von zeitgenosse

Es handelt sich lediglich um ein Beschreibungskonzept, das didaktisch zwar sehr schön ist, aber trotzdem nichts mit messbaren physikalischen Vorgängen zu tun hat.

Widerspruch s.o. : sie tragen quantitativ und zwar auf berechenbare Weise zu Prozessen bei.
Sie sind natürlich ein Konzept sowie die gesamte QED "lediglich" ein Konzept ist - allerdings ein extrem erfolgreiches.

Gruss, Uli

[Uli]

Zitat von Marco Polo

Was ist denn ein Propagator? Geht es hier um Teilchenbahnen bzw. die Ausbreitung eines Photons oder einer Welle?

Nach den Feynman-Regeln für die Konstruktion der Übergangsamplitude für einen Prozess entspricht jedem Element eines Feynman-Diagramms ein mathematischer Term, der in die Amplitude eingeht.
Der Term, der für innere Linien (virtuelle Teilchen) einzusetzen ist, wird Propagator genannt. Es ist eine Funktion von Ruhemasse und 4-Impuls des Teilchens - eine Funktion, die auf der Massenschale des jeweiligen Teilchens einen Pol hat. Den eigentlichen Beitrag erhält man dann durch Integration dieses Propagatorterms (und anderer Terme der Amplitude) über alle möglichen 4-Impulse des virtuellen Teilchens, die mit Energie-Impuls-Erhaltung verträglich sind. Im Gegensatz dazu befindet sich ein reelles Teilchen immer auf seiner Massenschale (beim Photon ist die Massenschale im Ortsraum der Lichtkegel).

Diese Propagatorfunktion wird - wie Querkopf schon geschrieben hat - auch 2-Punkt-Funktion genannt, da sie im Ortsraum eine Verbindung 2er Ereignisse darstellt. Ihre genaue Form hängt auch noch vom Spin des Teilchens ab.

Gruss, Uli

[Hermes]

Zitat von Querkopf

Virtuelle Photonen sind nicht mehr oder weniger real als alle mathematischen Konzepte der Theoretischen Physik, wie z.B. Ladungen, oder Elektronen. Es handelt sich aber um ein Konzept, das die Experimente hervorragend zu beschreiben weiß.

und

Ein Propagator in der QFT ist eine 2 - Punkt - Funktion, daher: Sie beschreibt die Zeitentwicklung eines Teilchens von A nach B. Das ist keine klassische Teilchenbahn (denn im Pfadintegralformalismus nimmt ein Teilchen alle Wege zwischen A und B zugleich), ich kann aber die klassische Teilchenbahn als Grenzfall daraus ableiten.

Hermes liest interessiert mit und lernt neue Details...

Zitat von Marco Polo

Wie genau muss ich mir die Vernichtung von Photonen und Elektronen vorstellen?

Hier nochmal der Link dazu von Querkopf mit folgenden Beiträgen (ab#62)
http://www.quanten.de/forum/showthre...6226#post16226
Wie sich das nach Hermes' Vorstellung in das 'Viele-Welten'-Konzept einfügt steht in #66

und hier:
Bei den Virtuellen Teilchen sehe ich das so: Wenn da ein mathematisch beschriebener Vorgang ist, der wie ein Teilchen wirkt - warum sollte es keines sein? Daß es selbst nur als 'Wirkung' meßbar ist, erkläre ich mir damit daß alles Teil eines hochdimensionalen 'Raums' ist, von dem wir nur den 'Raumzeit'-Anteil davon direkt messen können. Wenn die Ursache einer Wirkung nur beschrieben, aber nicht selbst meß- und erkennbar ist, schließe ich daraus, daß sich der eigentliche Vorgang in diesem nicht zugänglichen Bereich abspielt.
Da unsere meßbaren Teilchen Teil ('Ausschnitt') des ganzen, hochdimensionalen Objekts sind können wir die Wirkung des selbst nicht messbaren Vorgangs trotzdem feststellen.
Das nicht-lokale der Quantenphysik ist nach meinem Verstehen nur insofern nicht-lokal, daß sich der tatsächliche physikalische Prozeß außerhalb unserer Raumzeit abspielt. Er hat einen Ort, nur in einer anderen Raumzeit. 'Nirgends' nur aus einer rein 4-dimensionalen Perspektive; der 'Ort des Geschehens' in einer 'Parallelwelt', also rein mechanisch 5-dimensional.

Das muß man sich natürlich nicht so vorstellen - Es bietet aber eine Erklärung für das Wesen der Dinge in zeitgenosses' Beitrag ohne die Quantentheorie zu verändern oder 'Geistfelder' einzuführen:

Zitat von zeitgenosse

Die Einführung von Geistfeldern (Fadejew-Popow) - als formaler Rechenhilfe - zeigt uns aber wieder allzudeutlich, dass wir es mit einer vorwiegend mathematischen Theorie zu tun haben, die das Wesen der Dinge nicht erklären kann.

[rafiti]

Zitat von Hermes

Hier nochmal der Link dazu von Querkopf mit folgenden Beiträgen (ab#62)
http://www.quanten.de/forum/showthre...6226#post16226
Wie sich das nach Hermes' Vorstellung in das 'Viele-Welten'-Konzept einfügt steht in #66

Man muss aber auch sehen wie vernünftig Argumente sind, im Gegensatz zu den Higgs-Teilchen o.ä, die man in CERN erwartet und Sinn machen, kann man mit Paralleluniversen praktisch jeden Unsinn konstruieren.

gruss
rafiti

[Uli]

Zitat von Hermes

und

Hermes liest interessiert mit und lernt neue Details...


Hier nochmal der Link dazu von Querkopf mit folgenden Beiträgen (ab#62)
http://www.quanten.de/forum/showthre...6226#post16226
Wie sich das nach Hermes' Vorstellung in das 'Viele-Welten'-Konzept einfügt steht in #66

und hier:
Bei den Virtuellen Teilchen sehe ich das so: Wenn da ein mathematisch beschriebener Vorgang ist, der wie ein Teilchen wirkt - warum sollte es keines sein? Daß es selbst nur als 'Wirkung' meßbar ist, erkläre ich mir damit daß alles Teil eines hochdimensionalen 'Raums' ist, von dem wir nur den 'Raumzeit'-Anteil davon direkt messen können. Wenn die Ursache einer Wirkung nur beschrieben, aber nicht selbst meß- und erkennbar ist, schließe ich daraus, daß sich der eigentliche Vorgang in diesem nicht zugänglichen Bereich abspielt.
Da unsere meßbaren Teilchen Teil ('Ausschnitt') des ganzen, hochdimensionalen Objekts sind können wir die Wirkung des selbst nicht messbaren Vorgangs trotzdem feststellen.
Das nicht-lokale der Quantenphysik ist nach meinem Verstehen nur insofern nicht-lokal, daß sich der tatsächliche physikalische Prozeß außerhalb unserer Raumzeit abspielt. Er hat einen Ort, nur in einer anderen Raumzeit. 'Nirgends' nur aus einer rein 4-dimensionalen Perspektive; der 'Ort des Geschehens' in einer 'Parallelwelt', also rein mechanisch 5-dimensional.

Das muß man sich natürlich nicht so vorstellen - Es bietet aber eine Erklärung für das Wesen der Dinge in zeitgenosses' Beitrag ohne die Quantentheorie zu verändern oder 'Geistfelder' einzuführen:

Sorry, aber das ist eine Vergewaltigung von Querkopfs wertvollen Beiträgen: die Struktur der QED (und anderer Eichfeldtheorien) tangiert die verschiedenen quantenmechanischen Interpretationen auf keine Weise. QED (oder andere Eichfeldtheorien) hängen überhaupt nicht davon ab, ob du die VWT, Kopenhagener Deutung, Dekohärenz-Deutung oder was auch immer bevorzugst.

Deine Strategie erinnert schon etwas an die der User orca oder cryptically, die bei jeder Gelegenheit das Thema auf Einstein lenken. Genauso unangebracht ist dein Verweis auf die VWT an dieser Stelle.

Gruss, Uli

[quick]

Hallo Uli,

herzlichen Dank für Dein geduldiges Eingehen auf meine Fragen.
Zur Entstehung von Kräften habe ich momentan keine weiteren.

mfg
quick

[criptically]

Zitat von Querkopf

In der QED kann ich mich um die Geister aber auch ganz gut drücken, in dem ich ein massives Photon annehme und dann die Masse im Propagator gegen Null gehen lasse.

Kannst du dies mathematisch beweisen?

[criptically]

Zitat von quick

Hallo Uli,

herzlichen Dank für Dein geduldiges Eingehen auf meine Fragen.
Zur Entstehung von Kräften habe ich momentan keine weiteren.

mfg
quick

Kannst du jetzt erklären wie die verschiedenen Kräfte entstehen? Wie zieht z. B. der Mond das Wasser der Meere an?

mfg

[criptically]

Zitat von Uli

Nach den Feynman-Regeln für die Konstruktion der Übergangsamplitude für einen Prozess entspricht jedem Element eines Feynman-Diagramms ein mathematischer Term, der in die Amplitude eingeht.
Der Term, der für innere Linien (virtuelle Teilchen) einzusetzen ist, wird Propagator genannt. ...
Gruss, Uli

Warum versucht man die reale Welt durch virtuelle (imaginäre) Welt zu erklären? Wieso dürfen reale WW-en nur durch "virtuelle" Energien erklärt werden?