Theoretische Physik vor dem Ende??

[Lorenzy]

Zitat von Lambert

Hall Lorenzy,

echt überzeugt bin ich noch nicht.
Ich frage mich dann,
1) warum der Ring so groß sein muss; mit einem kleineren Ring und einigen Umdrehungen mehr hätte man den gleichen Effekt

Je kleiner der Ring umso grösser die Krümmung. Je grösser die Krümmung, umso stärkere Magnete werden benötigt, um die Teilchen auf ihrer Bahn zu halten.

2) warum man lineare LHC erwägt

Lineare Beschleuniger sind vor allem für das beschleunigen von Positronen und Elektronen interessant. Der SLAC ist ein solcher Beschleuniger. Ringförmige Beschleuniger sind für diese Teilchenart ungeeignet, da diese durch die Ablenkung ab einer bestimmten Energie Synchrotronstrahlung (Bremsstrahlung) abgeben und höhere Kollisionsenergien verhindert werden.

Bei linearen Beschleunigern müssen ein paar "wenige" Magnete (im Vergleich zum LHC) die Teilchen auf extrem kurzer Strecke, extrem beschleunigen. Und bei der Magnetstärke stösst man heute sicher auch schon an die Grenze der technischen Machbarkeit. Die einzelnen Magnete im LHC sind im Gegensatz dazu weniger leistungsstark, was aber durch die enorme Anzahl an Magneten und der quasi unendlich langen Strecke mehr als wettgemacht wird.

[Lambert]

Zitat von Lorenzy

Je kleiner der Ring umso grösser die Krümmung. Je grösser die Krümmung, umso stärkere Magnete werden benötigt, um die Teilchen auf ihrer Bahn zu halten.



Lineare Beschleuniger sind vor allem für das beschleunigen von Positronen und Elektronen interessant. Der SLAC ist ein solcher Beschleuniger. Ringförmige Beschleuniger sind für diese Teilchenart ungeeignet, da diese durch die Ablenkung ab einer bestimmten Energie Synchrotronstrahlung (Bremsstrahlung) abgeben und höhere Kollisionsenergien verhindert werden.

Bei linearen Beschleunigern müssen ein paar "wenige" Magnete (im Vergleich zum LHC) die Teilchen auf extrem kurzer Strecke, extrem beschleunigen. Und bei der Magnetstärke stösst man heute sicher auch schon an die Grenze der technischen Machbarkeit. Die einzelnen Magnete im LHC sind im Gegensatz dazu weniger leistungsstark, was aber durch die enorme Anzahl an Magneten und der quasi unendlich langen Strecke mehr als wettgemacht wird.

Hallo Lorenzy,

1) ok, der kleine Diskurs der Maschinerie leuchtet ein.

2) Elektronen und Positronen würden jedoch nicht zerfallen, auch nicht bei Beschleunigung zu c hin: sie sind elementar. Eine Erwägung - gemeldet in der Presse -, eine LinearLHC zu bauen, scheint obsolete.
Protonen jedoch fallen auseinander in Positronen und Sonstiges, entweder beim Kollidieren oder durch Verhalten bei Geschwindigkeit nahe c. Die Frage bleibt nach der möglichen zutreffenden Theorie des Zerfalls. Denn darum geht es schließlich bei CERN: eine gute Theorie vor dem Experiment.

Gruß,
L

[Uli]

Zitat von Jogi

Hi Lambert.


Ich halte diesen Einwand für gerechtfertigt.
...
Gruß Jogi

Selbstverständlich ist der Einwand berechtigt: Protonen zerfallen nicht. Die Verfechter der SU(5) Grand Unification haben eine große Schlappe einstecken müssen - in riesigen Wassertanks tief unter der Erde, in denen auf den Zerfall eines Protons gewartet wird, hat man noch kein einziges zerfallen sehen. (SU(5) sagt ja den Zerfall des Protons voraus).

Das hat natürlich nichts mit der Geschwindigkeit des Protons zu tun (Relativitätsprinzip!). Für ein sehr schnelles Proton würde man aufgrund der relativistischen Zeitdilatation höchstens eine verlängerte Lebensdauer sehen (wenn es denn instabil wäre).

Gruß,
Uli

[Lambert]

Zitat von Uli

Selbstverständlich ist der Einwand berechtigt: Protonen zerfallen nicht. Die Verfechter der SU(5) Grand Unification haben eine große Schlappe einstecken müssen - in riesigen Wassertanks tief unter der Erde, in denen auf den Zerfall eines Protons gewartet wird, hat man noch kein einziges zerfallen sehen. (SU(5) sagt ja den Zerfall des Protons voraus).

Das hat natürlich nichts mit der Geschwindigkeit des Protons zu tun (Relativitätsprinzip!). Für ein sehr schnelles Proton würde man aufgrund der relativistischen Zeitdilatation höchstens eine verlängerte Lebensdauer sehen (wenn es denn instabil wäre).

Gruß,
Uli

Hallo Uli,

Dein Beispiel bezieht sich auf die natürliche Stabilität des Protons, die außerordentlich groß ist.
Es ist hier im vorliegenden Fall aus meiner bescheidenen, beschränkten sqt-Sicht jedoch nicht die Rede von jenem "natürlichem Zerfall", sondern von Zerfall durch unterschiedliches Verhalten der zusammenstellende Komponenten des Protons in der Nähe von c. Die SRT hilft da nicht, denn das Proton ist in diesem Fall sein eigener Beobachter; die SRT hilft nur in sofern, dass diesem eigenen Beobachter (das Proton als Gesamtheit von Einzelteilen), um c zu erreichen, nach SRT eine unendliche Menge Energie zugeführt werden müsste. Sqt lässt das Proton jedoch vor Erreichen von c in Teile ausainderfallen.

Gruß,
Lambert

PS. bin leider ab Morgen wieder einige Tage zum Lesen aus dem Haus.

[Jogi]

Hi Uli.

Zitat von Uli

Selbstverständlich ist der Einwand berechtigt: Protonen zerfallen nicht.

Sach ich doch.

Die Verfechter der SU(5) Grand Unification haben eine große Schlappe einstecken müssen - in riesigen Wassertanks tief unter der Erde, in denen auf den Zerfall eines Protons gewartet wird, hat man noch kein einziges zerfallen sehen. (SU(5) sagt ja den Zerfall des Protons voraus).

Ich hab' keine Ahnung von SU(5).
Aber auf einen (spontanen) Protonenzerfall zu warten, auf die Idee muß man erst mal kommen.

Das hat natürlich nichts mit der Geschwindigkeit des Protons zu tun (Relativitätsprinzip!). Für ein sehr schnelles Proton würde man aufgrund der relativistischen Zeitdilatation höchstens eine verlängerte Lebensdauer sehen (wenn es denn instabil wäre).

Ja, klar.
Aber da würde man dann wieder zweierlei Lebensdauern erhalten (wenn es denn instabil wäre):
Einmal die Lebensdauer im Bezugssystem des schnellen Protons.
Und einmal die Lebensdauer im ruhenden oder nicht parallel bewegten BS des äußeren Beobachters.

Kann man eigentlich die Neutronenzerfallszeit von anderen Bezugssystemen aus verändert messen?


Gruß Jogi

[Lambert]

Zitat von Jogi

Hi Uli.

Ich hab' keine Ahnung von SU(5).
Aber auf einen (spontanen) Protonenzerfall zu warten, auf die Idee muß man erst mal kommen.


Ja, klar.
Aber da würde man dann wieder zweierlei Lebensdauern erhalten (wenn es denn instabil wäre):
Einmal die Lebensdauer im Bezugssystem des schnellen Protons.
Und einmal die Lebensdauer im ruhenden oder nicht parallel bewegten BS des äußeren Beobachters.

Kann man eigentlich die Neutronenzerfallszeit von anderen Bezugssystemen aus verändert messen?
Gruß Jogi

Hallo Jogi,

Deine letzte Frage macht den Unsinn deutlich, mit dem hier über SRT als Lorentz-Koordinatenspiel begründet wird. Die SRT ist jedoch viel prinzipieller für die Natur als nur ein Beobachtungsspiel.

Die Kräfte, die das Proton zum c hin beschleunigen, setzen im (oder am) Proton an. Das hat mit irgendwelchen externen Bezugssystemen überhaupt nichts zu tun. Das ist auch keine Frage der Demokratie sondern einfache Physik. Wenn das Proton ohne innere Struktur sei - wie z.B. Quantenmechaniker nach meiner Erfahrung gerne annehmen - so würde nichts passieren, auch nicht, wenn diese Kräfte sehr groß werden. Falls das Proton jedoch - wie von sqt behauptet - eine innere struktur hat, so wird eine Deformation - wie von JGC angedeutet - bis zum Auseinanderbrechen zu den wahrscheinlichen Möglichkeiten gehören.

Die Interpretationen der SRT haben schon viel Schaden eingerichtet, ist meine bescheidenste Meinung. Das liegt ein Wenig an der ursprüngliche Ableitung durch den Niederländer Lorentz. Dabei gibt es in der Natur kaum etwas Ernsteres als die Wirkung der bekannten SRT: Geschwindigkeit c (sqt: c aber in der ersten Stufe) als obere Grenze der Masse des Positrons.

Gruß,
Lambert

[Lorenzy]

Zitat von Lambert

Wenn das Proton ohne innere Struktur sei - wie z.B. Quantenmechaniker nach meiner Erfahrung gerne annehmen

Ach. Schreib doch was du willst.

*Lorenzy out*

[Lambert]

Zitat von Lorenzy

Ach. Schreib doch was du willst.

*Lorenzy out*

Naja, beleidigt? Warum?

Bis nächste Woche.

Gruß,
L

PS. lies doch z.B. "Quanten sind anders"!

[Uli]

Zitat von Jogi

Kann man eigentlich die Neutronenzerfallszeit von anderen Bezugssystemen aus verändert messen?


Gruß Jogi

Kann ich mir nicht vorstellen:
1.) das Neutron ist neutral, d.h. man kann es nicht auf solche Geschwindigkeiten bringen;
2.) seine Lebensdauer beträgt ca. 15 Minuten, d.h. wenn man es denn so schnell hätte, würde es im Mittel 15 Lichtminuten zurücklegen, ehe es zerfällt. Das ist die Entfernung Erde-Sonne - hin und zurück.

Ich sehe da keine Chance, die Lebensdauer eines relativistischen Neutrons zu messen.

Gruß,
Uli

[Sino]

Hmm, hab das Buch nicht gelesen, aber gesehen, dass Gödel erwähnt wurde.
Ich weiss nicht, ob es benutzt wurde, aber ich glaube nicht, dass der Gödelsche Unvollständigkeitssatz eine Rolle bei der Suche nach einer physikalischen Theorie hat.

Der Satz sagt: "Jedes hinreichend mächtige formale System ist entweder widersprüchlich oder unvollständig."

Unvollständigkeit hat man praktisch in der Physik immer, da es immer Aussagen gibt, die nicht überprüfbar sind. Das sind vielleicht Dinge, die sich nicht innerhalb unseres "Lichtkegels" abspielen oder Sätze, die sich möglicherweise auf Paralleluniversen beziehen oder Aussagen, die sich auf Details unterhalb der Plancklänge beziehen.

Dazu kommt noch, dass es einem nicht nur wegen der Quantentheorie unmöglich ist, beliebig genau zu messen. Wenn es das Quantenlimit nicht gäbe, müsste man trotzdem unendlich viel Aufwand betreiben, um exakt zu messen. Praktisch also unmöglich, die unumschränkte Korrektheit der Theorie in Bezug auf eine Aussage zu überprüfen.

Von daher glaube ich nicht, dass Gödels Satz hier relevant ist. Die Unvollständigkeit, von der Gödel spricht, also dass es Aussagen gibt, die man nicht mit "ja" oder "nein" beantworten kann, hat man automatisch in jeder physikalischen Theorie und Widersprüche könnten sich im Unmessbaren ergeben.

In der Praxis wird es bestenfalls so laufen, dass man vielleicht eine Theorie erhält, die bei allen überprüfbaren Aussagen gut funktioniert und nur den prinzipiell unüberprüfbaren Bereich im Dunkeln lässt, also nur da unvollständig ist. Da wär dann die Physik am Ende.

"Gut funktioniert" hiesse dann auch nur im Rahmen erreichbarer Messgenauigkeit. Mehr kann eine physikalische Theorie nicht leisten. ( Prinzipiell liessen sich unendlich viele Theorien konstruieren, die alle die Welt im Rahmen der Messbarkeit korrekt erklären, nach denen die Welt aber nicht funktioniert und die nach Gödel entweder widersprüchlich oder unvollständig sind. Das wird aber keinen Physiker am Ende stören. Er wär schon glücklich, wenn er nur eine von denen gefunden hätte. )