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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 18.01.12, 16:37
CineX CineX ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 18.01.2012
Beitr?ge: 104
Standard Paarbildung aus reinen Photonen

Hallo,

ich hätte eine Frage, die mich als laien (ich hoffe das ist kein Problem ) brennend interessiert. Ist es möglich aus Photonen Teilchen / Antiteilchen Paare wie Elektron / Positron Paare zu erzeugen? Also aus REINEN Photonen (kollision 2er Photonen). Bisher finde ich nur Informationen über Wechselwirkungen zwischen Photonen und Elektronen bzw. Protonen, etc...
Aber klappt das auch, wenn ich 2 Photonen mit ausreichener Energie im Vakuum kollidieren lasse? Können Photonen so miteinander in wechselwirkung treten, dass es zur Paarbildung kommt?
Gibt es da experimentelle Belege dazu?
Leider finde ich recht wenig zu dem Thema im Netz. Nur über den klassischen Fall: Proton trifft auf Elektron / Atomkern. Aber nirgends finde ich Infos darüber, was passiert wenn sich 2 Photonen mit ausreichender Energie begegnen...

Könnt ihr mir weiterhelfen? Gibt es da Experimente?
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  #2  
Alt 18.01.12, 16:52
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 05.03.2009
Beitr?ge: 4.324
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Willkommen im Forum, CineX!

Zitat:
Zitat von CineX Beitrag anzeigen
Ist es möglich aus Photonen Teilchen / Antiteilchen Paare wie Elektron / Positron Paare zu erzeugen? Also aus REINEN Photonen (kollision 2er Photonen).
Ja. Das ist möglich, und wurde bereits 1997 realisiert:

Materie aus Licht

"Google-Tipp": 'materie aus licht'

Gruß, Johann
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  #3  
Alt 18.01.12, 20:53
CineX CineX ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 18.01.2012
Beitr?ge: 104
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Hallo,

vielen Dank für den Link. Das ist ja interessant. Also gibt es durchaus experimente, die das belegen.
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  #4  
Alt 18.01.12, 21:50
amc amc ist offline
Gesperrt
 
Registriert seit: 17.05.2011
Beitr?ge: 896
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Zitat:
Zitat von CineX Beitrag anzeigen
Das ist ja interessant. Also gibt es durchaus experimente, die das belegen.
Hallo CineX,

soweit mir bekannt ist/ich es verstanden habe, bestand nach dem Standardmodell der Kosmologie (auch Urknallmodell eigeschlossen) unser Universum (sehr) kurz "nach Beginn" aus einem einzigen "Strahlenmeer", irgendwie muss hieraus ja nun die uns bekannte Materie enstanden sein. Vielleicht ist es ganz nützlich, diesen Punkt dabei mitzubetrachten.

Grüße, AMC

P.S. Das alles sollte einen nicht zur vereinfachten Aussage treiben: "Wir bestehen alle nur aus Licht" - Das würde der Sache wohl nicht ganz gerecht werden

Ge?ndert von amc (18.01.12 um 21:53 Uhr)
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  #5  
Alt 18.01.12, 22:12
Ich Ich ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 18.12.2011
Beitr?ge: 2.423
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Hi CineX,

dieser Mechanismus führt dazu, dass besonders energiereiche Photonengase "auskondensieren" und deswegen an Druck verlieren, mit bemerkenswerten Folgen. Er wird auch bei Quasaren vermutet, wo ein Teil der entstehenden Strahlung nicht entweicht, sondern umgewandelt wird.
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  #6  
Alt 19.01.12, 08:10
CineX CineX ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 18.01.2012
Beitr?ge: 104
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

@amc

Ja du hast recht. Immerhin sind wir ja nachweislich da, also muss etwas zu unserer Entstehung geführt haben

Gibts denn da (abgesehen von den Experiment im o.g. Artikel) auch spezielle kollisionsexperimente die nur mit Photonen arbeiten? Quasi Photon-Photon collider ;-)
Irgendwie finde ich deutlich mehr zu dem Thema, wenn ich auf englischsprachigen Seiten surfe.
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  #7  
Alt 19.01.12, 09:55
Timm Timm ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 26.03.2009
Ort: Weinstraße, Rheinld.Pfalz
Beitr?ge: 3.165
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Zitat:
Zitat von CineX Beitrag anzeigen
Gibts denn da (abgesehen von den Experiment im o.g. Artikel) auch spezielle kollisionsexperimente die nur mit Photonen arbeiten? Quasi Photon-Photon collider ;-)
Irgendwie finde ich deutlich mehr zu dem Thema, wenn ich auf englischsprachigen Seiten surfe.
Für höchstenergetische Teilchen bleibt uns das kosmische Labor, das auch mit Photonen "arbeitet", wie in diesem Artikel beschrieben:
Zitat:
Trifft ein hochenergetisches Gamma-Photon während seiner Reise auf eines der Photonen des Hintergrundlichtes, bildet sich ein Elektron-Positron-Paar. Zerfallen diese Paare wieder, entsteht ein Lichtteilchen, das dem ursprünglichen Gammaquant aber nicht mehr ähnelt – es wird möglicherweise in eine andere Richtung abgestrahlt oder sogar in einem anderen Frequenzbereich.
Nicht erwähnt ist hier, daß für diese Reaktion ein Coulombfeld Voraussetzung ist, wie Hawkwind mal erläutert hat. Bitte korrigier' mich Hawkwind, falls mich mein Gedächtnis trügt.
__________________
Der Verstand schafft die Wahrheit nicht, sondern er findet sie vor - Aurelius Augustinus
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  #8  
Alt 19.01.12, 10:23
Hawkwind Hawkwind ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beitr?ge: 3.057
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Für höchstenergetische Teilchen bleibt uns das kosmische Labor, das auch mit Photonen "arbeitet", wie in diesem Artikel beschrieben:

Nicht erwähnt ist hier, daß für diese Reaktion ein Coulombfeld Voraussetzung ist, wie Hawkwind mal erläutert hat. Bitte korrigier' mich Hawkwind, falls mich mein Gedächtnis trügt.
Für den erwähnten Prozess ist tatsächlich kein Coulombfeld nötig, Timm. Es gibt ja 2 reelle Photonen, die aneinander streuen.

Du verwechselst das wahrscheinlich mit Paarerzeugung im Feld eines Kerns, wo ein einkommendes Photon mit einem virtuellen Photon des elektrostatischen Kernfeldes wechselwirkt und dabei ein Paar erzeugt, z.B.

http://iopscience.iop.org/1367-2630/...3054/fulltext/

Der Grund ist, dass der Zerfall eines einzelnen Photons in ein reelles Paar kinematisch verboten ist - selbst dann, wenn das Photon hinreichend Energie hätte (verboten wegen kombinierter Energie-/Impulserhaltung). Man braucht immer ein 2. Photon oder ein Feld, mit dem Energie & Impuls ausgetauscht werden kann.

Gruß,
Uli
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  #9  
Alt 19.01.12, 11:11
CineX CineX ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 18.01.2012
Beitr?ge: 104
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Zitat:
Für den erwähnten Prozess ist tatsächlich kein Coulombfeld nötig, Timm. Es gibt ja 2 reelle Photonen, die aneinander streuen.
Dann können 2 Photonen quasi miteinander wechselwirken, oder?
Gibt es denn da experimente dazu?
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  #10  
Alt 19.01.12, 11:25
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 05.03.2009
Beitr?ge: 4.324
Standard AW: Paarbildung aus reinen Photonen

Hallo CineX!

Zitat:
Zitat von CineX Beitrag anzeigen
Dann können 2 Photonen quasi miteinander wechselwirken, oder?
Gibt es denn da experimente dazu?
Wenn du Experimente meinst, in denen tatsächlich 2 und nur 2 Photone vorkommen, dann wird es diese nicht gegeben haben, da, ob es zwischen den Photonen tatsächlich zu einer Wechselwirkung kommt, auch eine Frage der Wahrscheinlichkeit ist. D.h. - du kannst 1000 Paare "kollidieren" lassen und es passiert gar nichts, und beim 1001 passiert etwas. Dann muss der Experimentator es auch merken, dass etwas passiert ist, was auch nicht selbstverständlich ist. Es wäre also ziemlich aufwendig immer nur 2 Photone kollidieren zu lassen.


Gruß, Johann
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