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THEMA: Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum

Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 01:21 #1674

Wenn man 2 Teilchen mit jeweils halber Lichtgeschwindigkeit gegeneinander schießt, dann kollidieren sie mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn man das mit jeweils ¾ Lichtgeschwindigkeit macht, dann kollidieren sie ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit. Macht man das mit jeweils annähender Lichtgeschwindigkeit, dann kollidieren sie ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit. Aus welchem Grund erhöht sich die Kollisionsenergie durch eine weitere Beschleunigung im LHC?

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 10:16 #1677

Genau dieses scheinbare Paradoxon wollte ich mit dem Video auflösen. Die Kollisionspartner treten bereits mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in den Beschleuniger ein. Der Zuwachs an Kollisionsenergie durch den Ring wird erreicht durch Erhöhung des Lorentzfaktors, d.h. durch die Erhöhung der relativistischen Masse.
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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 17:02 #1689

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Die zusätzliche Beschleunigung erhöht die relativistische Masse nicht absolut, sondern, so wie der Name schon sagt, lediglich relativ zu einem ruhenden Bezugssystem, in diesem Fall dem LHC. Relativ zum Kollisionspartner erhöht sich die Geschwindigkeit und damit die relativistische Masse nicht, denn die Kollision erfolgt in beiden Fällen mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit, der Lichtgeschwindigkeit und damit auch der höchstmöglichen relativistischen Masse relativ zueinander.

Dazu eine Frage:

Situation 1) Zwei Autos bewegen sich in entgegengesetzter Richtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit (beide exakt 100 km/h) und kollidieren.
Situation 2) Zwei Autos werden entgegengesetzt von 0 auf 150 km/h beschleunigt, kollidieren jedoch während der Beschleunigung genau dann, wenn beide Autos exakt 100 km/h erreicht haben.

Die Frage dazu lautet: Ist die Kollisionsenergie in beiden Situationen gleich oder ist die Kollisionsenergie in der zweiten Situation höher?
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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 17:19 #1690

badhofer schrieb: .
Die zusätzliche Beschleunigung erhöht die relativistische Masse nicht absolut, sondern, so wie der Name schon sagt, lediglich relativ zu einem ruhenden Bezugssystem, in diesem Fall dem LHC. Relativ zum Kollisionspartner erhöht sich die Geschwindigkeit und damit die relativistische Masse nicht, denn die Kollision erfolgt in beiden Fällen mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit, der Lichtgeschwindigkeit und damit auch der höchstmöglichen relativistischen Masse relativ zueinander.


Da im LHC immer zwei gleiche Massen kollidieren, die aus entgegengesetzten Richtungen kommen, ist das Ruhesystem der Kollision gleich dem Ruhesystem des LHC. Somit ist genau das Energie im Ruhesystem des LHC die entscheidende Energie für die Kollision.

Gegenüber dem Kollisionspartner erhöht sich die relativistische Masse noch mehr als die relativistische Masse gegenüber dem Ruhesystem.

badhofer schrieb: Situation 1) Zwei Autos bewegen sich in entgegengesetzter Richtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit (beide exakt 100 km/h) und kollidieren.
Situation 2) Zwei Autos werden entgegengesetzt von 0 auf 150 km/h beschleunigt, kollidieren jedoch während der Beschleunigung genau dann, wenn beide Autos exakt 100 km/h erreicht haben.

Die Frage dazu lautet: Ist die Kollisionsenergie in beiden Situationen gleich oder ist die Kollisionsenergie in der zweiten Situation höher?
.


Ich denke, in Situation 2 ist die Kollisionsenergie höher, da die Energie, die die Autos beschleunigt, auch dazu beiträgt.

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 18:10 #1691

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Damit sich bei der Peta-eV-Kollision am LHC alles so verhält, wie es sich darstellt, könnte es jedoch noch einen anderen Grund geben, wie folgt:
2 Objekte können nur dann mit c kollidieren, wenn beide Objekte mit je c aufeinandertreffen. Ist die Geschwindigkeit beider Objekte kleiner als c, sagen wir mal um (Hausnummer) 0,00001 Prozent, würden sie nicht mehr mit c kollidieren (aus welchem Grund auch immer) Aufgrund des Lorentzfaktors würde das bei den Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitserhöhungen, wie sie bei am LHC üblich sind und auch vorher waren, so zu tragen kommen, wie es sich auch dargestellt.

Das würde z.B. bedeuten, wenn 2 Objekte mit je halber Lichtgeschwindigkeit aufeinander treffen, würden sie nicht mit Lichtgeschwindigkeit kollidieren, sondern mit einer weit unter c liegenden Geschwindigkeit, obwohl 2x halbe Lichtgeschwindigkeit die volle Lichtgeschwindigkeit ergibt und auch nicht die höchstmögliche Geschwindigkeit überschreiten würde.

ClausS schrieb:

Da im LHC immer zwei gleiche Massen kollidieren, die aus entgegengesetzten Richtungen kommen, ist das Ruhesystem der Kollision gleich dem Ruhesystem des LHC. Somit ist genau das Energie im Ruhesystem des LHC die entscheidende Energie für die Kollision.
Gegenüber dem Kollisionspartner erhöht sich die relativistische Masse noch mehr als die relativistische Masse gegenüber dem Ruhesystem.

Das kann ich jetzt nicht genau nachvollziehen, wie du das meinst. Mir erscheint das genau umgekehrt zu sein.
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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 19 Dez 2015 23:11 #1694

Relativistisch addieren sich Geschwindigkeiten anders. Für Bewegungen in einer Richtung gilt die Formel v=(v1+v2)/(1+v1*v2/c^2), siehe de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_A...Cr_Geschwindigkeiten ). Somit vergrößern sich Geschwindigkeiten auch im relativistischen Bereich, es ist aber keine reine Addition mehr.

Zum zweiten: Bei ultra-relativistischen Teilchen in einem Beschleuniger gibt es fast keine Geschwindigkeitszunahme mehr, sondern fast ausschließlich Massenzunahme. Im Ruhesystem des einen Kollisionspartners kommt der Kollisionspartner ja entgegen. Insofern addiert sich für ihn seine eigene relativistische Geschwindigkeit gegenüber des Ruhesystems und die relativistische Geschwindigkeit des Kollisionspartners gegenüber des Ruhesystems.

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 00:28 #1695

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Ich glaube zumindest, dass ich das so annähernd erahnen kann, was du da sagst. Oder auch nicht, denn es bleibt für mich nach wie vor die Frage ungeklärt, warum: Wenn 2 Objekte mit jeweils z.B. ¾ Lichtgeschwindigkeit kollidieren, dann kollidieren sie nicht mit eineinhalbfacher Lichtgeschwindigkeit sondern nur mit Lichtgeschwindigkeit, denn das ist die höchstmögliche Geschwindigkeit. Wenn ich nun die Geschwindigkeiten der beiden Objekte erhöhe, dann kollidieren sie genauso mit Lichtgeschwindigkeit. Wo liegt da nun der Unterschied? In beiden Fällen kollidieren die Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit, nämlich der höchst möglichen Geschwindigkeit und deshalb müsste die Kollisionsenergie ebenfalls gleich sein. Einem Nicht-Physiker Physik zu erklären ist wahrscheinlich gar nicht so einfach. :(

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 10:35 #1698

badhofer schrieb: .
Wenn ich nun die Geschwindigkeiten der beiden Objekte erhöhe, dann kollidieren sie genauso mit Lichtgeschwindigkeit. Wo liegt da nun der Unterschied? In beiden Fällen kollidieren die Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit, nämlich der höchst möglichen Geschwindigkeit und deshalb müsste die Kollisionsenergie ebenfalls gleich sein. :(


Nein, die Energie bzw. die Masse nimmt zu, nicht die Geschwindigkeit, die bleibt immer knapp unterhalb der LG.

Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 11:31 #1699

badhofer schrieb: .
Ich glaube zumindest, dass ich das so annähernd erahnen kann, was du da sagst. Oder auch nicht, denn es bleibt für mich nach wie vor die Frage ungeklärt, warum: Wenn 2 Objekte mit jeweils z.B. ¾ Lichtgeschwindigkeit kollidieren, dann kollidieren sie nicht mit eineinhalbfacher Lichtgeschwindigkeit sondern nur mit Lichtgeschwindigkeit, denn das ist die höchstmögliche Geschwindigkeit. Wenn ich nun die Geschwindigkeiten der beiden Objekte erhöhe, dann kollidieren sie genauso mit Lichtgeschwindigkeit. Wo liegt da nun der Unterschied? In beiden Fällen kollidieren die Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit, nämlich der höchst möglichen Geschwindigkeit und deshalb müsste die Kollisionsenergie ebenfalls gleich sein. Einem Nicht-Physiker Physik zu erklären ist wahrscheinlich gar nicht so einfach. :(


Da muss ich jetzt die obige Formel nehmen und auf den Spezialfall zwei aufeinanderfliegende Teilchen mit gleicher Masse und gleicher Geschwindigkeit reduzieren.

Der Einfachheit halber teile ich noch beide Seiten durch c. Zusätzlich setze ich B = v/c (B da ich den Buchstaben Beta mit meiner Tastatur nicht schreiben kann). Bres sei die Addition der beiden Einzelgeschwindigkeiten B.

Dann ergibt sich die Formel Bres = (2*B )/(1+B*B ).

Für B=1 (Lichtgeschwindigkeit) ergibt sich stets Bres=1 (ebenfalls Lichtgeschwindigkeit).
Für B<1 (kleiner als Lichtgeschwindigkeit) gilt stets Bres<1 (bleibt kleiner als die Lichtgeschwindigkeit).
Grund: 1+B*B - 2*B = (1-B ) * (1-B ) und das ist größer als 0 für B<1.

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 14:03 #1704

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Hallo ClausS
Deinen Beitrag lege ich vorerst einmal zu Seite, denn mit Formeln kann ich nichts anfangen.

udogigahertz schrieb:

. . . die Energie bzw. die Masse nimmt zu, nicht die Geschwindigkeit . . .

Das schließe ich vollkommen aus. Eine relativistische Massenzunahme ohne Geschwindigkeitszunahme würde den Energieerhaltungssatz verletzen.

Wenn sich 2 Objekte mit jeweils LG nähern (relativ zu einem ruhenden Bezugssystem, in diesem Fall der LHC) denn werden sie mit 2-facher LG kollidieren. Nachdem die LG die maximal mögliche Geschwindigkeit ist, werden sie nicht mit 2-facher, sondern nur mit LG kollidieren.
Wenn sich 2 Objekte mit jeweils etwas langsamerer Geschwindigkeit nähern, sagen wir LG – 1%. dann werden sie mit 2-facher LG – 2%. kollidieren. Tun sie aber nicht, den LG ist die maximale mögliche Geschwindigkeit, also kollidieren sie genauso nur mit LG. Sollte man annehmen, das ist aber falsch. Sie kollidieren nur mit (Hausnummer) LG - 1%. Und genau in diesem einen Prozent liegt der Spielraum, der benötigt wird, um die Kollisionsgeschwindigkeit und damit die Kollisionsenergie am LHC zu erhöhen. Dem Lorentzfaktor zufolge liegt in diesem Geschwindigkeitsbereich auch die höchste Auswirkung. So kann die Peta-eV-Kollision am LHC funktionieren. Das wäre zumindest eine Möglichkeit.
Ob sie das auch ist, das ist eine andere Sache. Vielleicht gibt es einen anderen Grund, dass alles so funktioniert wie es funktioniert.
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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 16:36 #1707

Wenn Formeln nicht passen, dann helfen vielleicht die Zahlen, die aus den Formeln resultieren:
Wenn zwei Teilchen mit 10% Lichtgeschwindigkeit aufeinander zufliegen, ist deren Relativgeschwindigkeit 19,8% Lichtgeschwindigkeit (fast noch normale Addition, kaum relativistischer Effekt).
Wenn zwei Teilchen mit 50% LG aufeinander zufliegen, ist deren Relativgeschwindigkeit 80% LG (hier ist die Abweichung von der Addition schon deutlich).
Wenn zwei Teilchen mit 90% LG aufeinander zufliegen, ist deren Relativgeschwindigkeit 99,4% LG (LG selbst wird nicht erreicht).
Wenn zwei Teilchen mit 99% LG aufeinander zufliegen, ist deren Relativgeschwindigkeit 99,995% LG.

Teilchen mit Ruhemasse können in keinem Bezugssystem LG erreichen.

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 20 Dez 2015 17:52 #1709

Vielen Dank. Damit ist das, was ich nicht verstanden habe, klar und verständlich erklärt.

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Peta-eV-Kollision am LHC | Neues aus dem Universum 21 Dez 2015 15:05 #1725

Josef M. Gaßner schrieb: Genau dieses scheinbare Paradoxon wollte ich mit dem Video auflösen. Die Kollisionspartner treten bereits mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in den Beschleuniger ein. Der Zuwachs an Kollisionsenergie durch den Ring wird erreicht durch Erhöhung des Lorentzfaktors, d.h. durch die Erhöhung der relativistischen Masse.


genau, das ist das bekannte Beschleuniger - Einmaleins. Interessant ist aber die jüngste Entdeckung am LHC. Man hat nämlich Bleikerne aufeinander geschossen, Kernladungszahl 86, also 86 Protonen und 126 Neutronen und hat damit einen Kernbrei erzeugt, genannt das Quark Gluon Plasma. Quarks und Gluonen sind die Bestandteile der Protonen und Neutronen. Dieses Quark - Gluon Plasma sollte eigentlich superfluid sein. Was muß man sich eigentlich unter dieser Superfluidität in so einem heißen Quark - Gluonplasma vorstellen? Und was heißt es, wenn einige Teile nicht superfluid und andere Teil schon superfluid sind? Wie misst man so etwas im Elis Experiment?
Wenn das Quark Gluonplasma kurz nach seiner Entstehung auseinander spritzt, wie kann man da so etwas wie Superfluidität überhaupt feststellen?
Hat da jemand eine Antwort darauf?

liebe Grüße
Thomas
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