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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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  #1  
Alt 11.09.19, 22:56
Josef Josef ist offline
Newbie
 
Registriert seit: 11.02.2018
Beiträge: 10
Standard Anfängerfrage zur Rolle der Photonen bei elektomagnetischen Kräften

Ich habe eine Anfängerfrage:
Nehmen wir an, in einem Vakuum fliegen ein einsames Proton und ein Elektron aneinander vorbei. Sie ziehen sich an, und wenn sie Glück haben, dann kommen sie sich so nahe, daß das Elektron sich in ein Orbital des Protons integriert.

Was passiert hier genau?
Wissen das Elektron und das Proton schon durch das elektrische Feld voneinander, oder müssen erst Photonen zwischen diesen ausgetauscht werden, damit beider aufeinander wirken könnnen?
Wenn sich beide Teilchen aufeinander zubewegen, dann ändern sie ihre Bewegungsrichtung, aufeinander zu. Dazu müssen sie ihre kinetische Energie verändern, bremsen in der einen Richtung, beschleunigen in die andere. Wird die dazugehörige kinetische Energie durch Photonen ausgetauscht?
Oder funktioniert das ganz anders?
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  #2  
Alt 12.09.19, 00:06
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.321
Standard

Zitat:
Zitat von Josef Beitrag anzeigen
Ich habe eine Anfängerfrage:
Nehmen wir an, in einem Vakuum fliegen ein einsames Proton und ein Elektron aneinander vorbei. Sie ziehen sich an, und wenn sie Glück haben, dann kommen sie sich so nahe, daß das Elektron sich in ein Orbital des Protons integriert.

Was passiert hier genau?
Wissen das Elektron und das Proton schon durch das elektrische Feld voneinander, oder müssen erst Photonen zwischen diesen ausgetauscht werden, damit beider aufeinander wirken könnnen?
Man kann versuchen, diesen Prozess quantemechanisch oder auch weitestgehend klassisch zu beschreiben. In der klassischen Beschreibung bewegt sich das Elektron im statischen, elektrischen Coulomb-Potenzial des Protons auf einer Bahn (ganz so wie ein Satellit im Kepler-Problem); das Coilomb-Feld übt eine anziehende Kraft auf das Elektron aus. Wenn das Elektron zuvor frei war (von weit außen kommt), wird es elektromagnetische Strahlung abgeben müssen ("Bremsstrahlung"), um sich auch einfangen zu lassen. Ansonsten wäre seine Bahn eine Hyperbel (wie die Bahn eines nicht-wiederkehrenden Kometen), d.h es würde die Umgebung des Protons auf Nimmer-Wiedersehen wieder verlassen.

Zitat:
Zitat von Josef Beitrag anzeigen
Wenn sich beide Teilchen aufeinander zubewegen, dann ändern sie ihre Bewegungsrichtung, aufeinander zu. Dazu müssen sie ihre kinetische Energie verändern, bremsen in der einen Richtung, beschleunigen in die andere. Wird die dazugehörige kinetische Energie durch Photonen ausgetauscht?
Oder funktioniert das ganz anders?
Wie bereist oben angedeutet, in der einfacheren und verständlicheren klassischen Beschreibung redest du von elektrischen Feldern oder Potentialen, die eine Kraft auf das Elektron ausüben; in der Quantentheorie wird diese Kraft durch Austausch virtueller (extrem kurzlebiger) Photonen zwischen Proton und Elekron vermittelt. Die Photonen der oben erwähnten Bremsstrahlung dagegen sind reell; sie werden "echt" abgestrahlt und sind auch in größeren Enternungen noch nachweisbar. Elektromagnetisches Feld und Photonen sind in der Quantentheorie i.w. dasselbe.
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