Spur eines Positrons in der Nebelkammer

[Geku]

Die Nebelkammer hat zwar heute keine Bedeutung in der heutigen Experimentalphysik, aber es stellt sich folgende Frage:

Warum zieht ein Positron eine Spur duch die Nebelkammer?

Müsste sich das Positron nicht schon beim Zusammenstoß mit dem ersten Molekül, dessen Ionisation die Voraussetzung für die Bildung der Nebeltröpfchen ist, mit dem herausgeschlagenen Elektron des Moleküls vernichten?

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Nebelkammer

[Eyk van Bommel]

Warum Plauderecke?
Ich denke, das hat Ekin zu tun - es anhiliert und entsteht gleich wieder?
Anderseits ist das ja bezüglich der Dekohärenz schwierig zu sagen, ab wann etwas gemessen wurde.

[Geku]

Die Ionisation des Moleküls durch das Positron ist ein "Messvorgang", der den Ort des Positrons festlegt und zur Dekohärenz führt. Das Positron setzt seinen Weg bis zur nächsten Kollision (Wechselwirkung) fort.

ChatGPT: Für die Annihilation von Positronen und Elektronen gibt es keine speziellen Bedingungen, die erfüllt sein müssen, außer dass sich die beiden Teilchen treffen müssen. Wenn ein Positron auf ein Elektron trifft, werden sie sich gegenseitig vernichten und dabei Energie in Form von Photonen freisetzen, typischerweise in Form von Gammastrahlung. Diese Annihilation kann in einem breiten Spektrum von Umgebungen auftreten, solange Positronen und Elektronen vorhanden sind. In der Nebelkammer ist die Wahrscheinlichkeit einer Annihilation jedoch relativ gering, da die Dichte von Positronen und Elektronen im Vergleich zu anderen Wechselwirkungen niedrig ist.

Wenn die Dichte von Positronen und den Elektronen (vom Molekül) zu gering ist und keine Wechselwirkung statt findet, wie kann es dann zur Nebelspur kommen?

[Eyk van Bommel]

Zitat von Geku

Die Ionisation des Moleküls durch das Positron ist ein "Messvorgang", der den Ort des Positrons festlegt und zur Dekohärenz führt. Das Positron setzt seinen Weg bis zur nächsten Kollision (Wechselwirkung) fort.



Wenn die Dichte von Positronen und den Elektronen (vom Molekül) zu gering ist und keine Wechselwirkung statt findet, wie kann es dann zur Nebelspur kommen?

Stelle dir vor, dass das Positron Photonen austauscht und diese zur Ionisierung beitragen. Es ist ja nicht so, dass Teilchen miteinander wechselwirken, sondern nur über Austauschteilchen.

[Geku]

Zitat von Eyk van Bommel

Stelle dir vor, dass das Positron Photonen austauscht und diese zur Ionisierung beitragen. Es ist ja nicht so, dass Teilchen miteinander wechselwirken, sondern nur über Austauschteilchen.

Das ist korrekt. Wenn ein Positron auf ein Elektron trifft, tauschen sie virtuelle Photonen aus, die zur Ionisierung des Moleküls beitragen können. Diese Austauschteilchen vermitteln die Wechselwirkung zwischen den Teilchen, ohne dass sie sich unmittelbar berühren müssen.

Wenn man sich Aufnahmen von Positronenspuren in Nebelkammern ansieht, dann sind die Spuren sehr lange. Ist eine Annihilation, unter den Bedingungen in einer Nebelkammer, so unwahrscheinlich, zumal dss Experiment nicht im Vakuum stattfindet.

Müsst die energiereiche Gammastrahlung, die bei Annihilation entsteht nicht zwei gerade Spuren (zwei Gammaquanten) in der Nebelkammer ziehen?

[Eyk van Bommel]

Zitat von Geku

Das ist korrekt. Wenn ein Positron auf ein Elektron trifft, tauschen sie virtuelle Photonen aus, die zur Ionisierung des Moleküls beitragen können. Diese Austauschteilchen vermitteln die Wechselwirkung zwischen den Teilchen, ohne dass sie sich unmittelbar berühren müssen.

Wenn man sich Aufnahmen von Positronenspuren in Nebelkammern ansieht, dann sind die Spuren sehr lange. Ist eine Annihilation, unter den Bedingungen in einer Nebelkammer, so unwahrscheinlich, zumal dss Experiment nicht im Vakuum stattfindet.

Müsst die energiereiche Gammastrahlung, die bei Annihilation entsteht nicht zwei gerade Spuren (zwei Gammaquanten) in der Nebelkammer ziehen?

Die Energie der Gammastrahlung wird zu hoch sein für eine Ionisierung. Wenn dann schlägt sie ein e- heraus und dieses würde man sehen....

[Geku]

Zitat von Eyk van Bommel

Die Energie der Gammastrahlung wird zu hoch sein für eine Ionisierung. Wenn dann schlägt sie ein e- heraus und dieses würde man sehen....

Wie kann die Energie zu hoch sein?

Wenn Energie übrig bleibt, dann kommt das nächste Elektron dran bis der Atomkern "nackt" ist. Dies wird als Mehrfachionisation bezeichnet. Wenn die kinetische Energie des Positrons hoch genug ist, können mehrere Elektronen aus der Atomhülle herausgeschlagen werden, was zu einer stärkeren Ionisation führt. Dies kann in der Nebelkammer zu komplexeren Spuren führen, da mehrere Ionisationsereignisse entstehen.

[Eyk van Bommel]

Zitat von Geku

Wie kann die Energie zu hoch sein?

Teichen wechselwirken nur dann, mit Photonen wenn die Energie passt.
Das Linienspektrum eine Atoms entspricht ja den möglichen Energieniveaus mit denen man ein Atom (dessen Elektronen) anregen kann...
Die Photonen der Anhilation werden eher mit dem Atomkern als mit den Elektronen wechselwirken...= nicht ionisieren.

[Geku]

Zitat von Eyk van Bommel

Teichen wechselwirken nur dann, mit Photonen wenn die Energie passt.
Das Linienspektrum eine Atoms entspricht ja den möglichen Energieniveaus mit denen man ein Atom (dessen Elektronen) anregen kann...
Die Photonen der Anhilation werden eher mit dem Atomkern als mit den Elektronen wechselwirken...= nicht ionisieren.

Man könnte den Vorgang mit einem Sturm vergleichen, der je nach Stärke, zunächst die Elektronenhülle "zerlegt" und sich dann bis an den Atomkern vorarbeitet.

Zunächst werden bestimmte Energiepakete benötigt um Elekronen auf andere Energieniveaus zu bringen. Die Hülle bleibt dabei intakt. Ist die Energie zu klein, dann kommt es zur elastischen Streuung. Überschreitet die Einergie jedoch die Ionistationsenergie, dann kann das Hüllenatom jede beliebige Energie (Kontinuum) aufnehmen.Reicht die Restenergie aus, dann kann mit dem nächsten Hüllenelektron in gleicher Art und Weise vorgesetzt werden (Mehrfachionisation). Ist das Atom seine Elektronen los, dann setzt sich dieser Vorgang im Atomkern fort.

[Bernhard]

Habe das Thema von der Plauderecke nach Quantenmechanik, ... verschoben