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| Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben. |
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#11
14.01.11, 09:37
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Die Idee beim Wu-Experiment ist es, die Spins der zerfallenden Kerne entsprechend zu präparieren (d.h. mittels eines angelegten homogenen Magnetfeldes auszurichten); siehe z.B.
http://www.tofoq.de/download/Wu.pdf Hat man das getan, so beobachtet man, dass Elektronen ausschließlich entgegen der Spinrichtung der Zerfallskerne emittiert werden. Das folgt aus der Erhaltung des Gesamtdrehimpulses und der Natur der schwachen Wechselwirkung, die dafür sorgt, dass die auslaufenden Elektronen immer "linkshändig" sind, d.h. ihr Spin zeigt entgegen ihrer Impulsrichtung. Wie sieht die CP-gespiegelte Situation aus ? Wir haben Antikobalt statt Kobalt (C-Operation); der Spin der Antikobaltkerne zeigt immer noch in dieselbe Richtung wie der der ungespiegelten Kobaltkerne (in dem Text nach oben). Statt nach unten auslaufender Elektronen hat man nun aber nach oben auslaufende Positronen. Man beachte, dass echte Vektoren wie Geschwindigkeiten und Ortsvektoren(sog. polare Vektoren) unter P ihre Richtung invertieren. Axiale Vektoren aber wie Drehimpulse (Spins) ändern ihre Richtung unter P nicht. Das erkennt man daran, dass Drehimpulsvektoren das Kreuzprodukt 2er polarer Vektoren sind L = r x v unter P r' = -r v' = -v also L' = L weil "minus" mal "minus" "plus" ergibt. Siehe z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Pseudovektor Wenn ich recht verstehe, sagt Genz nun, wenn man in der realen Welt so ein Experiment machen könnte, dann würde man - wenn auch sehr selten - Positronen finden, die nach unten emittiert werden, was ein Signal für die Verletzung der CP-Symmetrie wäre. Ich hoffe, ich habe das richtig verstanden und weiss auch nicht, ob das deine Frage beantwortet? Gruß, Hawkwind Ge?ndert von Hawkwind (14.01.11 um 09:40 Uhr) Grund: Typos 
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#12
14.01.11, 22:36
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
 Hallo nancy50, ich weis zwar immer noch nicht was dich bedrückt aber ich versuche hier mal den Sachverhalt darzustellen. Kann ja sein, dass das auch andere interessiert. Jedem von uns sind flächenhafte oder räumliche Symmetrien z.B. Schneekristall, Quadrat, Kreis, Kugel bekannt. Sie sind gegenüber Drehungen invariant. Hier interessiert uns aber vor allem das Symmetrieverhalten bzw. die damit verbundene Invarianz der Naturgesetze. Bleibt ein Naturgesetz unverändert, invariant, wenn wir es beliebigen raumzeitlichen Veränderungen (Transformationen) unterziehen? Wenn wir heute hier in Deutschland den radioaktiven Zerfall untersuchen und daraus Resultate ableiten, sind wir überzeugt, dass entsprechende Untersuchungen vor z.B. 100 Jahren in Amerika die gleichen Resultate ergeben hätten. Das Gesetz des radioaktiven Zerfalls ist gegenüber einer räumlichen und/oder zeitlichen Transformation invariant. Die Invarianz, die für die Naturgesetze gilt, ist mit der Symmetrie von Raum und Zeit verbunden. (Homogenität von Raum und Zeit) Symmetrie und Invarianz der Naturgesetze haben Erhaltungsgrößen für physikalische Größen zur Folge. Der Impulserhaltungssatz folgt aus der Homogenität des Raumes. Der Energieerhaltungssatz folgt aus der Homogenität der Zeit. Der Drehimpulserhaltungssatz folgt aus der Isotropie (alle Richtungen sind gleichwertig) des Raumes. Das ist auch im subatomaren, in der relativistischen Quantenmechanik so, auch hier sind Invarianzprinzipien (meist) mit einem Erhaltungssatz verknüpft. Hier spielen diskontinuierliche Symmetrien z.B. die Raumspieglung und Zeitumkehr eine wesentliche Rolle. Eine Umkehr der Zeitrichtung führt nicht zur Änderung eines Naturgesetzes, alle Naturgesetze sind gegenüber einer Zeitumkehr invariant. Alles was wir erfahren, zeigt klar, dass es nur eine Richtung der Zeit gibt, einen unwiderruflichen Ablauf Richtung Zukunft. Die WW zwischen Elementarteilchen zeigen aber, dass keine Zeitrichtung bevorzugt ist, die Naturgesetze sind vollkommen symmetrisch in beide Zeitrichtungen. Dieser Gegensatz wird durch Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen (Entropie) aufgelöst. Bei sehr einfachen Ereignissen in der Welt der Teilchen können ein bestimmter Prozess und der dazu zeitlich umgekehrte gleich wahrscheinlich sein. Je komplexer die Folge von Ereignissen ist, je stärker überwiegt die relative Wahrscheinlichkeit für einen der beiden Prozesse (das erleben wir als Zeitrichtung). Deshalb kennt ein Mensch nur die Vergangenheit und nicht die Zukunft. Die Physiker waren daher auch davon überzeugt, dass ein physikalischer Prozess invariant gegenüber einer räumlichen Spiegelung (Paritätstransformation) ist. Zwischen einem Objekt und seinem Spiegelbild herrscht eine Symmmetrie, für die Raumspieglung (Parität), gilt ein Erhaltungssatz. Die Geschichte der Physik hat uns mehrmals gelehrt, dass der gesunde Menschenverstand alles andere als zuverlässig ist. Es stellte sich heraus, das alle Prozesse der schwachen WW unter Paritätsverletzung verlaufen! Ein schwacher Prozess wie z.B. der Betazerfall verläuft stets so, dass sein Spiegelbild nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit in der Natur realisiert ist. Die selbstverständliche Annahme der Paritätserhaltung wurde mitte der 50ziger experimentell bei der schwachen WW widerlegt. Dabei wurde der Zerfall der radioaktiven Kerne des Kobalts: Co -> Ni + e- + Elektronantineutrino untersucht. Jeder Kobaltkern hat einen Eigendrehimpuls, einen Spin. Der Drehsinn bezüglich des Spinrichtung kann entweder dem einer Rechtsschraube oder dem einer Linksschraube entsprechen. Bei einer Rechtsschraube bewirkt eine Drehung im Uhrzeigersinn eine Bewegung von uns weg in das Muttergewinde hinein, während die entgegengesetzte Drehung die Schraube auf uns zu bewegt. Bei einer Linksschraube sind die Verhältnisse umgekehrt. Durch die Experimente mit Kobalt sollte die Frage beantwortet werden, ob eine Korrelation zwischen dem Drehsinn der Kobaltkerne und der Emissionsrichtung der Elektronen besteht. Mit Spin behaftete Kerne sind, wie wir wissen, kleine Elektromagneten und daher lies sich durch das Anlegen eines mag.Feldes eine Ausrichtung aller Kobaltkerne erreichen. Die Ausrichtung entsprach dabei der einer Rechtsschraube. Die Beobachtung des Betazerfalls der ausgerichteten Kobaltkerne zeigte, dass nahezu alle Elektronen in die entgegengesetzte Kernspinrichtung emittiert wurden. Betrachtet man diesen Vorgang im Spiegel, wird aus dem rechtsdrehendem Kobaltkern eine Linksschraube, während die Emmisionsrichtung der Elektronen ungeändert bleibt! Würde die Paritätssymmetrie von der schwachen WW respektiert, so sollten wir erwarten, dass die von den ausgerichteten Kobaltkernen emittierten Elektronen mit gleicher Häufigkeit in beide Richtungen beobachtet werden. Nur in diesem Fall sind der Vorgang und sein Spiegelbild miteinander verträglich. Dieses berühmte Experiment zeigte die Verletzung der Spiegelsymmetrie bei der schwachen WW! Bei allen Leptonen kann der Spin entweder in Bewegungsrichtung des Teilchens (Rechtsschraube) oder entgegen seiner Bewegungsrichtung orientiert sein (Linksschraube). Neutrale Leptonen (Neutrinos) wurden bisher nur als "Linksschrauben" und Antineutrinos nur als "Rechtsschrauben" beobachtet. Der schwache Zerfall des Pions in ein Myon und ein Neutrino bzw. Antineutrino erfolgt stets so, dass das Neutrino aus dem Pi+ Zerfall einer Linksschraube (Linkshändig)entspricht, während sich das Antineutrino aus dem Pi- Zerfall wie eine Rechtsschraube (Rechtshändig) verhält. Pi+ -> Myon+(links) + Myonneutrino(links) Pi- -> Myon-(rechts) + Antimyonneutrino(rechts) Darauf die Paritätstransformation angewand: Pi+ -> Myon+(rechts) + Myonneutrino(rechts) Pi- -> Myon-(links) + Antimyonneutrino(links) Dieser spiegelbildliche Prozess beider Zerfälle wurde aber bisher NIE beobachtet! Paritätsverletzung! Eine weitere diskontinuierliche Transformation, die sich nicht auf das Raum-Zeit-Verhalten bezieht, ist die Ladungskonjukation, die Vertauschung von Teilchen und Antiteilchen. Die Verletzung der Invarianz gegenüber einer Ladungskonjuktion geht Hand in Hand mit der Verletzung der Spiegelsymmetrie in der schwachen WW. Betrachten wir hierzu noch mal den beobachteten Pionenzerfall: Pi+ -> Myon+(links) + Myonneutrino(links) Pi- -> Myon-(rechts) + Antimyonneutrino(rechts) und wenden hier die Ladungskonjuktion an(Teilchen -> Antiteilchen, Antiteilchen -> Teilchen), dann folgt: Pi- -> Myon-(links) + Antimyonneutrino(links) Pi+ -> Myon+(rechts) + Myonneutrino(rechts) Das sind aber gerade die oben gezeigten, durch die Verletzung der Invarianz gegenüber einer Paritätstransformation verbotenen Reaktionen(noch nie beobachtet)! Wir sehen also, das die Ladungskonjuktion bei der schwachen WW zu unbeobachteten Prozessen führt. Wenden wir aber beide Transformationen (Parität und Ladungskonjuktion) nacheinander an, so ergibt sich wieder eine im Experiment beobachtete Reaktion! Angewand auf den Zerfall des positiven Pions: Pi+ -> Myon+(links) + Myonneutrino(links) , folgt: Parität(P): Pi+ -> Myon+(rechts) + Myonneutrino(rechts) Ladungskonjuktion(C): Pi- -> Myon-(rechts) + Antimyonneutrino(rechts) den in der Natur beobachteten Zerfall des negativen Pi-Mesons. Die kombinierte CP-Transformation ist (vorerst!) in der schwachen WW invariant. Das CP-Theorem wurde mit einer Vielzahl von Experimenten bestätigt, bis sich mitte der 60ziger wiederum auch eine Verletzung der CP-Invarianz zeigte. Diese Verletzung wurde beim Zerfall der Kaonen entdeckt. Nun wird's leider etwas komplexer  .Ein el.neutraler Kaonenstrahl enthält zwei Komponenten, eine kurzlebige Ks mit einer Lebensdauer von 9x10^-10 s, die in zwei Pionen zerfällt, und eine langlebige KL mit einer Lebensdauer von 5,8x10^-8 s, die in 3 Pionen zerfällt. Die Ursache für diese zwei Komponenten des Kaon's liegt in der echten Neutralität des neutralen Kaons. Man kann Ks und KL als Mischzustände aus zwei Kaonen K1 und K2 betrachten: Ks = K1 + εK2 KL = εK1 + K2 In Teilchen und Antiteilchenkomponenten ergibt sich: KL = 1/√2 [(1+ε)K + (1-ε)Anti K] Ks = 1/√2 [(1+ε)K - (1-ε)Anti K] Die Verletzung der CP-Invarianz besteht darin, dass neben den erlaubten K2-Zerfallskanälen z.B.: K2 -> Pi+ + Pi- + Pi ein Zerfallskanal entdeckt wurde, der nicht erlaubt ist: K2 -> Pi+ + Pi- Die CP-Verletzung wird aber aufgehoben wenn man nun noch die Umkehrung der Zeitrichtung, Zeitspieglung (T) ausführt. Da nachgewiesen ist, dass die CP-Invarianz verletzt wird ist klar, das die Zeitumkehr auch verletzt sein muss! Erst die nacheinander durchgeführten Transformationen, Raumspieglung P, Ladungskonjuktion C und Zeitumkehrung T ergibt invariante Naturgesetze. Die multiplikativen Erhaltungsgrößen C,P und T ergeben das invariante (kovariante ) CPT-Theorem (CPT=1), bei dem bis Heute keine Verletzung aufgefunden wurde!Aus einer CPT-Verletzung würde auch eine Verletzung der der SRT folgen. Um das Ganze tiefgründiger zu verstehen, muss man etwas tiefer ins Kleine. Die CP-Verletzung resultiert aus Massenmischungen schwerer Quarks. Der Theorie zufolge müsste die CP-Verletzung bei Zerfällen, an denen schwere Quarks beteiligt sind, am ausgeprägtesten sein. Diese ausgeprägtere CP-Verletzung wurde nachgewiesen. Geht man noch tiefer ins Kleine offenbart sich, dass die CP-Verletzung nicht die Ursache der "Unsymmetrie" zwischen Materie und Antimaterie im Universum sein kann, sie reicht dafür einfach nicht aus! Im Übrigen ist sie als Begründung gar nicht nötig, da es keine Unsymmetrie im Universum gibt. Musste ich noch anfügen, sorry. Gruß EMI
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Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst. Ge?ndert von EMI (14.01.11 um 23:11 Uhr)
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#13
16.01.11, 09:40
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Danke erst mal für eure Mühe !
Zu Hawkwind Genz Gedankenexperiment noch mal: 1. Kobalt 60 zerfällt, dabei wird ein Elektron emittiert , dass so wegfliegt, das der Co Kern sich aus der Richtung des wegfliegenden Elektrons , sich rechtsherum dreht. 2. Das Ganze nun im Spiegel Das Elektron fliegt so weg, dass der Kern sich linksherum dreht, ein Vorgang der in der Natur nicht ! existiert, also ist das Naturgestz nicht P symmetrisch. Bisher alles klar. 3. Ich Vertausche Co mit Antikobalt, mache also eine C Spieglung, erstmal nur diese. Ich sehe eine Kern der sich linksherum dreht, zum Cobaltzerfall also keine Symmtrie, daraus folgt, die Naturgestze sind nicht C spiegelsymmetrisch. Wie du oben auch alles beschreibst. 4. und jetzt hab ich das Problem. Ich stelle einen Antikobaltkern vor den Spiegel.(CP ) Genz schreibt... Es herrscht Symmetrie der Naturgesetze, wenn das Positron nun Lniksherum wegfliegt.(fast ! immer ). Der Spiegel eines Spiegels ergibt doch wieder das Original, also müsste es doch rechtsherum, wie beim Cobalt wegfliegen ??? Wenn ich mir das nun gedanklich vorstelle: Anticobalt emmitiert ein Positron, Kern dreht linksherum, im Spiegel betrachtet dreht es sich doch aber rechtsherum, Wo liegt mein Gedankenfehler ? Danke N50
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#14
16.01.11, 10:58
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Zitat:
Kannst mich aber auch "Schneemannexperte" nennen oder von mir aus auch "Snowmanexpert". Spass beiseite und zum Thema: Was mich auf den Plan gerufen hat ist deine folgende Aussage: Zitat:
Ein Naturgesetz ist ein Naturgesetz. Die Frage der Invarianz stellt sich doch hier gar nicht. Es sei denn du meinst es im Sinne eines Prinzips. Also z.B. wie beim Relativitätsprinzip.
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#15
16.01.11, 19:22
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
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Zitat:
Zitat:
Du spiegelst doch nur einmal! das "gedankliche" Antikobaltatom. Die Ladungsvertauschung C (Teilchen -> Antiteilchen) ist doch keine räumliche Spiegelung mit einem Spiegel! Das hatte ich oben aber ausgeführt: Zitat:
Zitat:
Die Ladungsumkehr C erfolgt NICHT mit Spiegel! Es muss lauten: 1. C: Kobalt gedanklich mit Antikobalt tauschen. 2. P: Gedachtes Antikobalt emmitiert ein gedachtes Positron, Kern dreht rechtsherum, im Spiegel betrachtet dreht es sich linksherum. Und genau so würde man es bei einem Experiment mit Antikobalt ohne Spiegel beobachten. (Antikobalt = linksrum) Wenn man also CP oder PC hintereinander ausführt, werden die Gesetze der schwachen WW wieder invariant. Dachte man zumindest, bis man die kombinierte CP-Verletzung bei der schwachen WW entdeckte. Erst CPT stellt die Invarianz bei der schwachen WW sicher. Gruß EMI Nach PS: Die Raumspieglung/Parität P ändert nur den Drehsinn aber kein Ladungsvorzeichen. Die Ladungskonjuktion C ändert nur die Landungsvorzeichen aber keinen Drehsinn. Nur die kombinierte PC oder CP-Transformation (Reihenfolge egal) ändert die Ladungsvorzeichen UND den Drehsinn gleichzeitig (jedes natürlich nur einmal).
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Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst. Ge?ndert von EMI (16.01.11 um 20:14 Uhr)
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#16
16.01.11, 20:19
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Gruß EMI
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#17
16.01.11, 21:12
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Das ist aber Auslegungssache, oder? So sehe ich es zumindest...
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#18
16.01.11, 21:48
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Ich würde so sagen: ungespiegelte Situation: Elektronen entfernen sich in der dem Kernspin entgegengesetzten Richtung. CP-gespiegelte Situation: Positronen entfernen sich in der Richtung des Kernspins. Ich nehme an, das ist, was Genz meint mit seiner komplizierten Formulierung "Kobalt 60 zerfällt, dabei wird ein Elektron emittiert, dass so wegfliegt, dass der Co Kern sich aus der Richtung des wegfliegenden Elektrons rechtsherum dreht." bzw. "Im Pc Spiegel sehen wir Kerne von Anikobalt Positronen so aussenden, dass sie sich in Richtung bewegen, aus der gesehen sich der Kern Linksherum dreht" Also einmal entfernt sich das Elektron entgegen der Richtung des Kernspins und im CP-Spiegel das Positron in genau der Richtung des Kernspins. Das meint Genz wohl mit "Kern drehe sich aus der Sicht des wegfliegenden Teilchens rechts bzw. links herum".
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#19
17.01.11, 00:22
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Die angenommene Invarianz aller Naturgesetze wird in der schwachen WW bei Raumspieglung P, Ladungsumkehr C und der kombinierten Transformation CP verletzt. Das ist seit 50 Jahren experimentelle Tatsache. Zitat:
Invarianz ist also die Unveränderlichkeit von Naturgesetzen. Eine Nicht-Invarianz der Naturgesetze würde heißen, Naturgesetze sind Nicht-Unveränderlich, sprich diese sind je nach Ort verschieden und sie verändern sich mit der Zeit. Ergo, z.B. das grav.Gesetz war zur Zeit Newtons ganz anders wie Heute und z.B. in Amerika ist es anders wie in Deutschland. Das ist genau so falsch wie die Annahme, dass ein beschleunigtes System dadurch ein Inertialsystem wird, weil man in dieses wechselt. Gruß EMI
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#20
17.01.11, 01:51
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AW: Henning Genz"Wie die Zeit in die Welt kam"
Zitat:
Der Wechsel bewirkt natürlich kein Inertialsystem. Das bewirkt er erst dann, wen wir die Beschleunigung vernachlässigen und im momentanen Ruhesystem einkehren.
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