THEMA: AzS 44 Feynman Diagramme

Sehr beeindruckend.

Und eine sehr verständliche Präsentation – vielen Dank dafür.

Mich würde noch interessieren, weshalb die nicht messbaren virtuellen Teilchen als Photonen bezeichnet werden. Welche Übereinstimmung gibt es zwischen den Austauschteilchen mit den messbaren Photonen?

Photonen und virtuelle Photonen sind im Rahmen der QED Anregungen des selben Feldes. In der klassischen Elektrodynamik ist Licht (Photonen) ja auch ein Teil des elektromagnetischen Feldes.

elco schrieb: Photonen und virtuelle Photonen sind im Rahmen der QED Anregungen des selben Feldes. In der klassischen Elektrodynamik ist Licht (Photonen) ja auch ein Teil des elektromagnetischen Feldes.

Dennoch werden Elektronen nicht als Photonen benannt, obgleich sie auch zum EM Feld gehören.

Vielleicht ist das ein Nörgeln um des Kaisers Bart.

Allerdings sehe ich in der Begrenztheit meines Wissens ebenso einen grundlegenden Unterschied zwischen einem nicht messbaren Wechselwirkungsvorgang (abgesehen von der Tatsache, dass die Wechselwirkung stattfindet) und einem messbaren Lichtteilchen wie auch zwischen einem Lichtteilchen und einem Elektron oder Positron.

Wenn ich etwas nicht messen kann, woher weiß ich, dass es den gleichen Gesetzmäßigkeiten folgt?

Jürgen schrieb: Dennoch werden Elektronen nicht als Photonen benannt, obgleich sie auch zum EM Feld gehören.

Die Ladung der Elektronen ist Quelle des EM-Feldes, aber die Elektronen selbst sind nicht Teil des EM-Feldes. Die Photonen als EM-Strahlung aber eben schon.

Jürgen schrieb: Wenn ich etwas nicht messen kann, woher weiß ich, dass es den gleichen Gesetzmäßigkeiten folgt?

Die Idee von den virtuellen Photonen hat sich bewährt, weitere Geisterteilchen werden dafür nicht benötigt. In anderem Zusammenhang gibt es allerdings schon weitere virtuelle Bosonen (Z, W etc). Wichtig dabei ist, dass diese virtuellen Teilchen auch als reale Objekte nachgewiesen wurden.

Jürgen schrieb: Mich würde noch interessieren, weshalb die nicht messbaren virtuellen Teilchen als Photonen bezeichnet werden. Welche Übereinstimmung gibt es zwischen den Austauschteilchen mit den messbaren Photonen?

Ich empfinde die Frage sehr berechtigt und will hinzufügen:
Welche Unterschiede gibt es zwischen virtuellen und realen Teilchen gleichen Namens.

Da sind Teilchen die per Definition nicht da sind, also irgend einen Eigenschaft haben die sie von den realen Teilchen unterscheiden. Sie tragen jedoch den selben Namen. Verstößt das nicht gegen das Prinzip das Teilchen gleicher Art ununterscheidbar sind? Und fördert dan nicht Verwirrung uns Missverständnisse unter Nicht-Wissenschaftlern?

ra-raisch schrieb: Wichtig dabei ist, dass diese virtuellen Teilchen auch als reale Objekte nachgewiesen wurden.

Nun, sind sie nachgewiesen sind sie nicht mehr virtuell oder?

Das ganze Thema sehe ich auch als eine Höchstleistung schöpferischen Denkens.

In den Feynman Diagrammen steckt eine gewisse Anschaulichkeit, ohne dass wir uns um die dahinter verborgene Mathematik kümmern müssen. Linien und Knoten stehen aber nun mal für mathematische Ausdrücke. Jeder Vertex stellt eine Kopplung dar.
@Herr Gaßner: Der Begriff "Kopplung" sollte mal in so einem Video genauer erklärt werden.
Das Grundprinzip aller Quantentheorien ist das Superpositionsprinzip. Bei den Rechnungen erfolgen dauernd irgendwelche mathematische Umformungen. Die Kohärenz verschmiert Resultate. Und dann wählt die Natur beim Experiment eine der zulässigen Möglichkeiten. Oder wird diese Auswahl vom unbekannten Substrat erzeugt? Ist der Einfluss der virtuellen Photonen in der aufwändigen Berechnung des anomalen magnetischen Moments bei den Experimenten in vielen einzelnen Resultaten spürbar? Wird aus diesen dann ein Mittelwert gebildet?

Merilix schrieb: Welche Unterschiede gibt es zwischen virtuellen und realen Teilchen gleichen Namens.

DER Unterschied ist, dass die virtuellen nicht die nötige Energie aufweisen und daher nur kurzfristig existieren und auch sonst ein paar andere Eigenschaften haben.

Merilix schrieb:

ra-raisch schrieb: Wichtig dabei ist, dass diese virtuellen Teilchen auch als reale Objekte nachgewiesen wurden.

Nun, sind sie nachgewiesen sind sie nicht mehr virtuell oder?

Nein, so war das nicht gemeint. Es ging mir darum, dass es sich um im Wesentlichen gleichartige Teilchen handelt, wie real nachgewiesene und nicht um beliebige Lückenbüßer.

ra-raisch schrieb:

Merilix schrieb: Welche Unterschiede gibt es zwischen virtuellen und realen Teilchen gleichen Namens.

DER Unterschied ist, dass die virtuellen nicht die nötige Energie aufweisen und daher nur kurzfristig existieren und auch sonst ein paar andere Eigenschaften haben.

Ja, und ein wesentlicher Unterscheid ist auch, dass virtuelle Teilchen nicht die Energie-Impuls-Gleichung E² = m²c⁴ + p²c² erfüllen. Im Video zur zweiten Quantisierung war diese Gleichung ja sozusagen die Leitplanke für die Feldquantisierung. In diesem Sinne habe ich virtuelle Teilchen auch als nicht quantisierte Lösungen der quantenmechanischen Feldgleichungen verstanden.

elco schrieb: Ja, und ein wesentlicher Unterscheid ist auch, dass virtuelle Teilchen nicht die Energie-Impuls-Gleichung E² = m²c⁴ + p²c² erfüllen.

Immerhin spielt die Katalogmasse für die Reichweite eine Rolle, ich habe mir dazu "Klein-Gordon" notiert, finde aber den Zusammenhang nicht mehr
r = ℏ/(c·m) = r_C

Im Hinblick auf die (theoretisch nötige) zusätzliche kinetische Energie hatte ich mir einmal berechnet
r = ℏ/2(γ·v·m) = ℏ/4(c·m) = r_C/4

Aber es ist ja auch nicht klar, ob die UR mit h, ℏ oder ℏ/2 zusammenhängt, mal liest man es so mal so. Das hängt natürlich auch davon ab, wo man abschneidet, bei 50% oder e-folding etc.

In Folge 41 wurde uns die zweite Quantisierung der Wirkung des Photonenfeldes vorgestellt, nach der Wechselwirkungen nur stattfinden, wenn als Energie ganze Vielfache des Wirkungsquantums vorliegen.

Jetzt erfahren wir in Folge 44, dass zur Berechnung des magnetischen Moments eines Elektrons alle virtuellen Teilchen berücksichtigt werden müssen, da nur so eine Übereinstimmung mit dem Messergebnis erreicht werden kann und die Genauigkeit der Übereinstimmung nahelegt, dass daran nicht zu zweifeln ist. Also haben die virtuellen Photonen eindeutig eine Wirkung.

Wie kann dies mit der zweiten Quantisierung in Einklang gebracht werden?

Jürgen schrieb: In Folge 41 wurde uns die zweite Quantisierung der Wirkung des Photonenfeldes vorgestellt, nach der Wechselwirkungen nur stattfinden, wenn als Energie ganze Vielfache des Wirkungsquantums vorliegen.

Aus meiner Sicht haben wir dort gesehen, dass Ebene Wellen als Lösungen der QM Feldgleichungen quantisiert sind. Ebene Wellen stellen stationäre Lösungen dar, wie z.B. das Teilchen im Potentialtopf im Video zur Schrödingergleichung. Will man also eine Anregung des Feldes in einem Potentialtopf einsperren (frei interpertiert: messen), dann geht das nur in quantisierter Form (Energie ist ein vielfaches von ℏ*ω). Wir haben auch gesehen, dass sich nur solche quantisierten Anregungen beliebig weit ausbreiten können, die anderen Teile interferieren sich früher oder später weg. Das sind die realen Teilchen.

Das heißt aber anscheinend nicht, dass andere Anregungen des Feldes überhaupt nicht wechselwirken können.

ra-raisch schrieb: Immerhin spielt die Katalogmasse für die Reichweite eine Rolle, ich habe mir dazu "Klein-Gordon" notiert, finde aber den Zusammenhang nicht mehr
r = ℏ/(c·m) = r_C

Im Hinblick auf die (theoretisch nötige) zusätzliche kinetische Energie hatte ich mir einmal berechnet
r = ℏ/2(γ·v·m) = ℏ/4(c·m) = r_C/4

Aber es ist ja auch nicht klar, ob die UR mit h, ℏ oder ℏ/2 zusammenhängt, mal liest man es so mal so. Das hängt natürlich auch davon ab, wo man abschneidet, bei 50% oder e-folding etc.

Der richtig Wert sollte die Compton-Wellenlänge sein. Würde mich interessieren, wie du das gerechnet hast?

Bzgl. UR dachte ich immer, dass die unterschiedlichen Angaben nur von unterschiedlichen Formulierungen herrühren, zB. Δx anstatt σx

elco schrieb: Der richtig Wert sollte die Compton-Wellenlänge sein. Würde mich interessieren, wie du das gerechnet hast?

Bzgl. UR dachte ich immer, dass die unterschiedlichen Angaben nur von unterschiedlichen Formulierungen herrühren, zB. Δx anstatt σx

ℏ/(c·m) = r_C = λ_C/2π
h/(c·m) = λ_C
beantwortet das Deine Frage?

Die Frage zur UR verstehe ich nicht ganz. Man kann zwei Observablen heranziehen, die sich zu h bzw ℏ etc ergänzen. Ob h, ℏ oder gar ℏ/2 etc wird unterschiedlich angegeben, mag auch vom konkreten Problem abhängen, oder vom Wahrscheinlichkeitsgrad, keine Ahnung.

Im Grund bezeichnet der Begriff "virtuelle Teilchen" bloß Terme in einer Reihenentwicklung und sie kommen als solche nur im Zusammenhang mit Feynmandiagrammen vor. Eine Rechenhilfe, wenn ihr so wollt, die es bei anderen (nicht-perturbativen) Methoden in der Quantenfelddtheorie nicht vor kommen.