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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 15 06. 2020 18:37 #71175

Wenn Teilchen in Quantenfluktuationen entstehen, entstehen immer Paare aus Teilchen und Antiteilchen, die kurz darauf wieder verschwinden. Oft wird gesagt, sie löschen sich gegenseitig durch Zerstrahlung wieder aus.

Dazu müssten sie sich aber wieder treffen. Warum sollten sie? Echte Teilchenpaaare treffen sich ja auch nicht wieder.

Die Erklärung wird wohl sein, dass ihre Energie verschwindet und da beide Teilchen verschränkt sind, trifft es sie gleichzeitig.

Trotzdem hat diese Auslöschungstheorie immer noch irgenwie bestand. Jedenfalls dann, wenn sie nicht wieder verschwinden. Die Hawkingsstrahlung wird oft so erklärt: Beide Teilchen treffen sich nicht mehr, da beide Teilchen durch den Ereignishorizont getrennt werden. Allerdings hat Hawkings gesagt, dass dies wohl nicht die Erklärung ist.

Könnte es sein, dass die Verschränkung nicht mehr über den Ereignishorizont bestehen bleibt?

Ein anderes Beispiel für diese Trennungstheorie habe ich im Zusammnhang mit der Stringtheorie gelesen und das mir eigentlich gut gefallen hat. Die Zusatzdimensionen der Stringtheorie können sich nicht entfalten, da sie durch virtuelle ringförmige Strings zusammangehalten werden, deren Antiteilchen in den drei entwickelten Dimensionen verschwunden sind.

Also Frage: warum verschwinden Quantenfluktuationen wieder?

Zusatzfrage 1: wie dicht müssen "normale" Teilchen und Antiteilchen kommen um sich zu zerstrahlen.
Zusatzfrage 2: Es werden doch wohl nur gleichartige Teilchen zerstrahlt. Also Elektron und Positron aber nicht Elektron und Antiproton. Wie ist es aber mit zusammengesetzten Teilchen, die mindestens ein Quark gemeinsam haben? Sollte bei Proton und Antineutron der Fall sein.

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Letzte Änderung: von Manfred S. Begründung: Rechtschreibung (Notfallmeldung) an den Administrator

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 15 06. 2020 19:53 #71187

Interessante Fragen und Gedanken.

Ob die Verschränkung über den Horizont wirkt, wird diskutiert. Beantworten kann das ja niemand.

Allein der Horizont kann die Frage der Hawkingstrahlung aber nicht beantworten, da es ja um Energie geht, die aus dem SL herauskommt.

Die nötige Nähe von Teilchen und Antiteilchen ergibt sich aus dem Wirkungsquerschnitt, der ist sicher teilchenspezifisch, den kenne ich aber nicht.
Hier für Elektron-Positron die Bhabha-Strahlung
de.wikipedia.org/wiki/Bhabha-Streuung

Proton und Antineutron......da sollten dann u und D übrig bleiben, keine Ahnung, was dann passiert. Es werden wohl ebensoschnell wieder die Partnerquarks entstehen, also passiert gar nichts.
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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 15 06. 2020 21:21 #71192

Manfred S schrieb: Wenn Teilchen in Quantenfluktuationen entstehen, entstehen immer Paare aus Teilchen und Antiteilchen, die kurz darauf wieder verschwinden. Oft wird gesagt, sie löschen sich gegenseitig durch Zerstrahlung wieder aus.

Dazu müssten sie sich aber wieder treffen. Warum sollten sie? Echte Teilchenpaaare treffen sich ja auch nicht wieder.

Die Erklärung wird wohl sein, dass ihre Energie verschwindet und da beide Teilchen verschränkt sind, trifft es sie gleichzeitig.


Das ist eine gute und nachvollziehbare Frage. Begründet ist das in einem Missverständnis, dem anscheinend selbst manche Physiker:innen aufsitzen und das geht in der Regel in etwa so: "Selbst im Vakuum ploppen Teilchen- Antiteilchen auf, die nach kurzer Zeit wieder verschwinden", sich "Energie vom Vakuum leihen" o.Ä.

Die Sache ist, dass "Virtuelle Teilchen" lediglich mathematische Terme im Rahmen perturbativer Quantenfeldtheorie ist. Insbesondere enthält das Vakuum keine(!) Teilchen. Das Vakuum ist ein Eigenzustand des Teilchenzahloperators mit Eigenwert 0 und ist mit keiner "Unschärfe" behaftet.

Auf physicsforums.com gibt es ein paar gute insight-Artikel dazu. Bei Interesse einfach mal nach "vacuum fluctuation myth" oder "virtual particles" googeln.
Folgende Benutzer bedankten sich: ra-raisch, Chomiker

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 11:59 #71229

Ferragus schrieb: Die Sache ist, dass "Virtuelle Teilchen" lediglich mathematische Terme im Rahmen perturbativer Quantenfeldtheorie ist. Insbesondere enthält das Vakuum keine(!) Teilchen. Das Vakuum ist ein Eigenzustand des Teilchenzahloperators mit Eigenwert 0 und ist mit keiner "Unschärfe" behaftet.
.

Aber warum haben wir dann physikalische Effekte dieser mathematischen Terme wie Casimir Effekt und Polarisationseffekte?
Folgende Benutzer bedankten sich: Falsifikator

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 15:36 #71238

Um den Casimireffekt zu beschreiben braucht man keine "virtuellen Teilchen". Die sind lediglich dem Versuch nach Veranschaulichung entsprungen, was leider oft nach hinten losgeht. Dass sie keine physikalische Realität haben sieht man ja schon daran, dass sie nur im Rahmen bestimmter Rechnungen vorkommen. Bei nicht-perturbativen Methoden gibt es keine "virtuellen Teilchen".

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 15:43 #71240

Ferragus schrieb: sieht man ja schon daran

Ich finde das nicht so "schlimm", denn an Doppelnatur ist man ja seit Photonen gewöhnt. Bei virtuellen Teilchen steckt das ja schon im Wort drin.

Was ich mich frage, ist, wie die Gleichung zwischen Casimirkraft und Vakuumdichte Λ aussehen würde.

Das Problem, das ich dabei habe, ist 1/r⁴ bei der Casimirkraft und der Linearität bei Λ.

Man könnte zwar eine Casimirkonstante r⁴FC/A = CC = 1,300125751489353e-27 m²N berechnen und mit p° = -Λ/κ = -5,239e-10 Pa vergleichen...wollen...

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 21:07 #71257

So komplett virtuell scheinen die Teilchen aber nicht zu sein.
Wiki:
"Dynamischer Casimir-Effekt
Aus der Quantenfeldtheorie hat der Physiker Gerald T. Moore schon 1970 hergeleitet, dass virtuelle Teilchen, die sich in einem Vakuum befinden, real werden können, wenn sie von einem Spiegel reflektiert werden, der sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Dieser Effekt wurde später auch dynamischer Casimir-Effekt genannt. Der Experimentalphysiker Per Delsing und Kollegen von der Universität Göteborg konnten dieses 2011 nachweisen."

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 21:29 #71258

Wikipedia, v.a. die Deutsche, ist in Physiksachen oft mit Vorsicht zu genießen. Ich habe keine Lust, das durchzukauen, aber hier: www.physicsforums.com/insights/misconcep...s-virtual-particles/ wird einiges dazu erklärt.
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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 21:50 #71261

Ferragus schrieb: Wikipedia, v.a. die Deutsche, ist in Physiksachen oft mit Vorsicht zu genießen. Ich habe keine Lust, das durchzukauen, aber hier: www.physicsforums.com/insights/misconcep...s-virtual-particles/ wird einiges dazu erklärt.

Ja, das ist ein Artikel auf einer relativ unbedeutenden Seite. Das Forum dort ist schlecht besucht, obwohl es auf englisch ist.
Da bleibe ich, im Moment, lieber bei der Beschreibung auf Wikipedia. Und bei den Aussagen, die Herr Gassner im oben geposteten Video macht.
Die Argumente sind nicht schlecht, aber eben nicht zwingend. Soweit meine Meinung dazu.

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 16 06. 2020 22:13 #71266

:D na wenn du meinst.
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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 17 06. 2020 01:16 #71288

Falsifikator schrieb: Ja, das ist ein Artikel auf einer relativ unbedeutenden Seite. Das Forum dort ist schlecht besucht, obwohl es auf englisch ist.


Schlecht besucht? Sicher nicht. Abgesehen davon: Du sprichst von dem Physikforum (eigentlich natürlich Foren) schlechthin.

Aber weshalb schreibe ich das eigentlich. Ferragus hat eigentlich schon alles dazu gesagt.

The truth is often what we make of it; you heard what you wanted to hear, believed what you wanted to believe.
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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 17 06. 2020 10:01 #71295

Arrakai schrieb:

Falsifikator schrieb: Ja, das ist ein Artikel auf einer relativ unbedeutenden Seite. Das Forum dort ist schlecht besucht, obwohl es auf englisch ist.


Schlecht besucht? Sicher nicht. Abgesehen davon: Du sprichst von dem Physikforum (eigentlich natürlich Foren) schlechthin.

Aber weshalb schreibe ich das eigentlich. Ferragus hat eigentlich schon alles dazu gesagt.


Dann werde ich mich mal genauer umgucken dort. Ein schneller Blick hat mich dies vermuten lassen.

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 17 06. 2020 17:50 #71315

Thus ”in reality” (meaning in the simplified virtual reality painted for the general public) all particles should be viewed as virtual until they are observed (where they obviously are real).

www.physicsforums.com/insights/vacuum-fluctuation-myth/

Es wird immer bunter :) :woohoo: :)

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 17 06. 2020 22:53 #71338

Chomiker schrieb: Es wird immer bunter

Das ist nur das Bild der Anregung des Feldes.

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Drei Fragen zu Quantenfluktuationen 24 06. 2020 20:21 #71838

Ferragus schrieb: Wikipedia, v.a. die Deutsche, ist in Physiksachen oft mit Vorsicht zu genießen. Ich habe keine Lust, das durchzukauen, aber hier: www.physicsforums.com/insights/misconcep...s-virtual-particles/ wird einiges dazu erklärt.

So ähnlich wie im Beitrag dort sehe ich das auch.
Flappsig ausgedrückt sind virtuelle Teilchen also nur ein mathematischer Trick, oder etwas besser: eine Hilfsgröße in einem Formalismus. Kann man das so sagen?
Mir hat sich jedoch gleich eine Frage aufgedrängt: Sind die Operatoren für die die V-Teilchen stehen kommutativ? Andernfalls gäbe es ja eine kausale Ordnung und die V-Teilchen müssten zumindest eine reale Zeitkomponente haben.

assume good faith

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