Entstehung von Teilchen+Antiteilchen aus dem Vakuum

[Uli]

Zitat von Timm

Wie interpretierst Du dann diesen Vortrag?

http://www.dpg-tagungen.de/program/duesseldorf/a6.pdf

Gruß, Timm

Nun ja, schon der Titel ihres Vortrags scheint mir recht zu geben:
"e+ e- Paarbildung in starken, gegenläufigen Laserfeldern"

Und dann sprechen sie vom "Multi-Photon-Bereich", und
"Ein mögliches Szenario ist ist das Feld zweier starker, gegenläufiger Laser, welches näherungsweise als oszillierendes, rein elektrisches Feld angesehen werden kann."

Nach meinem Verständnis sind die 2 Laser nicht technische Beigabe, sondern wesentlicher Bestandteil; es braucht eine Photon-Photon-Wechselwirkung für die Paarerzeugung, denn das einzelne Photon eines elektrischen Feldes kann aus rein kinematischen Gründen nicht in ein massives Paar zerfallen (Energie/Impulserhaltung).

Die Formulierung
"oszillierendes, rein elektrisches Feld"
zeigt auch, dass die Situation nicht wirklich statisch ist. Man kann hier also eigentlich nicht von einem elektrostatischen Feld sprechen.

In einem Kondensatorfeld kann das nichts werden (imho).

Gruß,
Uli

[JoAx]

Hallo,

Zitat von Uli

... denn das einzelne Photon eines elektrischen Feldes kann aus rein kinematischen Gründen nicht in ein massives Paar zerfallen (Energie/Impulserhaltung).

das war auch mein Gedanke, dass zumindestens der Impulserhaltungssatz dabei möglicherweise verletzt wäre.


Gruss, Johann

[Timm]

Den Hinweis, daß die kritische Feldstärke mit statischen elektrischen Feldern derzeit nicht erreicht wird, finde ich bemerkenswert. Leider kann ich kein Fleisch dazu geben, ich verstehe viel zu wenig davon.
Wie wärs denn damit: Ein virtuelles e+ e- Paar wird durch das Feld separiert. Sollte so nicht die Impulserhaltung erfüllt sein?

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Timm

Den Hinweis, daß die kritische Feldstärke mit statischen elektrischen Feldern derzeit nicht erreicht wird, finde ich bemerkenswert. Leider kann ich kein Fleisch dazu geben, ich verstehe viel zu wenig davon.
Wie wärs denn damit: Ein virtuelles e+ e- Paar wird durch das Feld separiert. Sollte so nicht die Impulserhaltung erfüllt sein?

Gruß, Timm

Timm, das sind 2 verschiedene Sprachen, die es mir schwer machen, "aus vollem Herzen zuzustimmen".
Elektron und Positron sind Elemente der Quantenphysik; ein elektrostatische Feld ist klassische Physik.

Wenn man Erhaltungsgesetze bei Paarerzeugung diskutieren will, muss man m.E. konsequent die Quantenbeschreibung nutzen:
ein Photon (dessen Existenz im elektrostatischen Feld zu begründen ist), zerfällt in e+ und e-.

So ein Prozess ist zwar laut Feynmanregeln der QED prinzipiell möglich, aber wegen der erwähnten Erhaltungsgesetze verboten.

Ich gebe ja zu, dass das, was manche Autoren schreiben, anders klingt.
Vielleicht drücken sie sich ungenau aus ?

Gruß,
Uli

[Timm]

Zitat von Uli

Ich gebe ja zu, dass das, was manche Autoren schreiben, anders klingt.
Vielleicht drücken sie sich ungenau aus ?

Gruß,
Uli

Mir geht in diesem Zusammenhang die Hawking- Strahlung nicht aus dem Sinn.

Zitat aus Wikipedia: Die Erzeugung und Vernichtung von virtuellen Teilchen findet auch in der unmittelbaren Nähe des Ereignishorizonts Schwarzer Löcher statt. In diesem Fall kann es vorkommen, dass einer der beiden Partner den Ereignishorizont überschreitet, während der zweite Partner als reales Teilchen in den freien Raum entkommt.

Auch hier treffen klassische- und Quantenpysik aufeinander. Wobei die radiale Gezeitenkraft die Rolle des statischen elektrischen Feldes als "separierende Kraft" übernimmt, so habe ich es jedenfalls verstanden. Martin Bojowald, der nicht irgendwer ist, geht noch weiter. Er schreibt eine solche separierende Kraft auch dem inflationär expandierendem Universum zu.

Ich will ja nur deutlich machen, weshalb mir die Bemerkung (-> elektrostatisches Feld ) in diesem Vortrag nicht so abwegig erscheint. Dagegen stehen Deine Bedenken wegen der Verletzung der Impulserhaltung, die ich nachvollziehen kann, solange man obligatorisch vom Photon auszugehen hat. Billige mir wenigsten zu, daß ich nicht ganz zu Unrecht verwirrt bin.

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Timm

Mir geht in diesem Zusammenhang die Hawking- Strahlung nicht aus dem Sinn.



Auch hier treffen klassische- und Quantenpysik aufeinander. Wobei die radiale Gezeitenkraft die Rolle des statischen elektrischen Feldes als "separierende Kraft" übernimmt, so habe ich es jedenfalls verstanden. Martin Bojowald, der nicht irgendwer ist, geht noch weiter. Er schreibt eine solche separierende Kraft auch dem inflationär expandierendem Universum zu.

Ich will ja nur deutlich machen, weshalb mir die Bemerkung (-> elektrostatisches Feld ) in diesem Vortrag nicht so abwegig erscheint. Dagegen stehen Deine Bedenken wegen der Verletzung der Impulserhaltung, die ich nachvollziehen kann, solange man obligatorisch vom Photon auszugehen hat. Billige mir wenigsten zu, daß ich nicht ganz zu Unrecht verwirrt bin.

Gruß, Timm

Hier wird die Rolle des einen Photons durch ein Photon der Hintergrund-Strahlung übernommen, die ja die Erzeugung der Hawking-Strahlung triggert.
Die Rolle des 2. Photons ünernimmt das Gravitationsfeld, mit dem Impuls und Energie ausgetauscht werden kann: in Quantensprache ein Graviton.

Auch hier zerfällt kein reelles Photon der Hintergundstrahlung so - mir nichts, dir nichts - in ein Paar. Geht nur im Feld (sprich mit einem Graviton).

So ist zumindest mein Verständnis.

Gruß,
Uli

[Timm]

Zitat von Uli

Hier wird die Rolle des einen Photons durch ein Photon der Hintergrund-Strahlung übernommen, die ja die Erzeugung der Hawking-Strahlung triggert.
Die Rolle des 2. Photons ünernimmt das Gravitationsfeld, mit dem Impuls und Energie ausgetauscht werden kann: in Quantensprache ein Graviton.

Auch hier zerfällt kein reelles Photon der Hintergundstrahlung so - mir nichts, dir nichts - in ein Paar. Geht nur im Feld (sprich mit einem Graviton).

So ist zumindest mein Verständnis.

Gruß,
Uli

Ok, diese genauere Sicht der Hawking-Strahlung leuchtet mir ein. Ich denke, ich hab' dank Deiner Hilfe wieder ein bißchen was dazu gelernt und hake das "statische Feld" jetzt mal ab.

Ich hoffe, wir haben alle prinzipiell wichtigen e+ e- Paarerzeugungen abgehandelt. Es wird mindestens ein Photon benötigt.

Gerade stieß ich auf diesen Link:

http://home.arcor.de/w.u.m.traupe/Paarerzeugung.html

Ist Dir Traube bekannt? Oder Näheres zur Proton Antiproton Erzeugung? Die in der kosmischen Strahlung gefundenen Antiprotonen führt man üblicherweise auf hochenergetische kosmische Prozesse zurück. Gibt es denn eine allgemeine Regel, wonach Materie-Antimaterie Paare grundsätzlich aus Gamma-Quanten entstehen können?

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Timm

Ok, diese genauere Sicht der Hawking-Strahlung leuchtet mir ein. Ich denke, ich hab' dank Deiner Hilfe wieder ein bißchen was dazu gelernt und hake das "statische Feld" jetzt mal ab.

Ich hoffe, wir haben alle prinzipiell wichtigen e+ e- Paarerzeugungen abgehandelt. Es wird mindestens ein Photon benötigt.

Gerade stieß ich auf diesen Link:

http://home.arcor.de/w.u.m.traupe/Paarerzeugung.html

Ist Dir Traube bekannt?

Kenne ich nicht. Aber, was er in dem Papier schreibt, sieht nicht gut aus. Negative Massen machen keinen Sinn. Im sehr gut bestätigten Standardmodell (insbesondere QED) sind Massen positiv definit. Die CP-Transformation der Quantenfeldtheorie, die formal ein Teilchen in sein Anti-Teilchen transformiert, dreht nur die "ladungs-artigen" Quantenzahlen um.

Schon die Dirac-Gleichung, die die Wellenfunktionen von Elektronen und Positronen gemeinsam beschreibt, wäre im krassen Widerspruch zu so einer Behauptung. Ich weiß nicht, was sonst noch alles dagegen spricht. Zeigt denn dann für ein Teilchen negativer Masse sein Impulsvektor in die zum Geschwindigkeitsvektor entgegengesetzte Richtung ?

Ehrlich gesagt, ich halte ihn für einen Crank.

Zitat von Timm

Oder Näheres zur Proton Antiproton Erzeugung? Die in der kosmischen Strahlung gefundenen Antiprotonen führt man üblicherweise auf hochenergetische kosmische Prozesse zurück. Gibt es denn eine allgemeine Regel, wonach Materie-Antimaterie Paare grundsätzlich aus Gamma-Quanten entstehen können?

Gruß, Timm

Diese Regeln gibt es; die QED behandelt alle geladenen Teilchen völlig symmetrisch. Es können Quark-Antiquark-Paare genauso aus einem Photon entstehen wie Elektron-Positron.
Allerdings sind solche Prozesse um so stärker unterdrückt, je höher die Ruhemasse des Paares ist. Das Elektron ist nun einmal das leichteste "materielle Teilchen"; darum wird es - zusammen mit seinem Antiteilchen - am häufigsten erzeugt. Aber, wenn die Erzeugungsprozesse sehr hochenergetisch sind, kann diese Schwelle auch für schwerere Paare überwunden werden.

Gruß,
Uli

[JoAx]

Hallo,

Zitat von Uli

.. Aber, wenn die Erzeugungsprozesse sehr hochenergetisch sind, kann diese Schwelle auch für schwerere Paare überwunden werden.

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


Gruss, Johann

[Uli]

Zitat von Timm

Ok, diese genauere Sicht der Hawking-Strahlung leuchtet mir ein. Ich denke, ich hab' dank Deiner Hilfe wieder ein bißchen was dazu gelernt und hake das "statische Feld" jetzt mal ab.
...
Gruß, Timm

Ehrlich gesagt, Timm - ich möchte mich korrigieren.

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. Verdampfung tritt dann ein, wenn mehr Hawking-Strahlung abgestrahlt als Hintergrundstrahlung geschluckt wird. Daraus resultiert die Bedingung mit der Temperatur aus meinem obigen Posting.

Ich denke, mein Gedächtnis hatte mir bei meiner ersten Antwort einen Streich gespielt. Sorry.

Gruß,
Uli