Wenn sich alle Teilchen gemeinsam mit ihren Antiteilchen in nichts aufgelöst hätten, würden dann die dabei frei gewordenen Photonen das ganze Weltall ausmachen?
Hallo
Wenn sich alle Teilchen gemeinsam mit ihren Antiteilchen in
nichts aufgelöst hätten,
Haben sie aber nicht.
würden dann die dabei frei gewordenen Photonen das ganze Weltall ausmachen?
Eben. Wenn alle Teilchen mit ihren Antiteilchen zu Photonen zerstrahlt wären, hätten wir in unserem Universum nur noch ein „Gas“ aus Photonen.
Gruss
Ratz
hätten wir in unserem Universum nur noch ein
„Gas“ aus Photonen.
Hallo Ratz
Photonen sind Lichtteilchen. Das meintest du mit „Gas“.
Es würde Nachts nicht mehr dunkel werden.
Wie gross muss ein Wald sein, damit man nicht mehr durchschauen kann?
Heinrich Olbers fragte sich das auch auf die Aeusserungen Cassaux von 1744 und wusste, dass die Anzahl Sterne in der 3. Potenz zum beobachteten Abstand zunimmt, die Helligkeit aber im Quadrat zum Abstand abnimmt.
Daraus lässt sich eine Grenzentfernung ausrechnen, von da an es immer heller würde.
Man muss allerdings annehmen, dass die Sterne eine theoretische Häufigkeit im Raum einnehmen zum rechnen, was sie in Wirklichkeit nicht tun.
Aber der Gedanke, den ich 1981 bei Hoimar van Ditfurth zum ersten mal gelesen habe, hat mich schon Neugierig gemacht.
Ich fand das schon damals interessant.
Gruss
Beat
Tach Beat,
Olbers Paradoxon
ist keines, denn dann müßte das Universum
unendlich groß sein
unendlich alt sein
unendlich viele Sterne haben
und die Sterne müßten unendlich lange leuchten.
Fällt eine der Bedngungen aus, fallen andere mit aus (z.B. kann ein endlich großes Universum nicht unendlich viel Materie enthalten) und somit fällt auch Olbers Gedankengebäude zusammen.
Nur wenn alle vier Bedingungen erfüllt sind, wäre es möglich einen Sonnenhellen Himmel zu haben.
Gandalf
Wenn sich alle Teilchen gemeinsam mit ihren Antiteilchen in
nichts aufgelöst hätten, würden dann die dabei frei gewordenen
Photonen das ganze Weltall ausmachen?
Richtig. Wäre dieser Prozess damals absolut symmetrisch gewesen, dann würde das Universum nur aus Photonen bestehen. Dies ist aber offensichtlich nicht der Fall, d.h. es muss eine gewisse Unsymmetrie gebeben haben, der wir letztlich unsere Existenz verdanken. Solche Unsymmetrien zwischen Materie und Antimaterie konnte man in Teilchenbeschleunigern übrigens auch nachweisen.
Wäre in einem reinen Photonen-Universum trotzdem alle Energie versammelt, die auch sonst in der Welt enthalten ist und erhalten bleibt? Und könnte aus lauter Photonen bestimmt nichts anderes mehr werden?
Hallo Zenon,
Wäre in einem reinen Photonen-Universum trotzdem alle Energie
versammelt, die auch sonst in der Welt enthalten ist und
erhalten bleibt?
ja, wenn man das Universum als geschlossen betrachtet.
Und könnte aus lauter Photonen bestimmt
nichts anderes mehr werden?
Schau mal unter Paarbildung. Wenn zwei Photonen geigneter Energie miteinander wechselwirken, kann es passieren, das ein Materie- Antimateriepaar gebildet wird. Z.B. wenn zwei Photonen mit 510 keV miteinander wechselwirken, entsteht ein Elekronen/Positronenpaar.
Gandalf
Hallo Gandalf
Schau mal unter Paarbildung. Wenn zwei Photonen geigneter
Energie miteinander wechselwirken, kann es passieren, das ein
Materie- Antimateriepaar gebildet wird. Z.B. wenn zwei
Photonen mit 510 keV miteinander wechselwirken, entsteht ein
Elekronen/Positronenpaar.
Laut Wikipedia geschieht das bei einer Wechselwirkung zwischen einem Photon und dem elektrischen Feld eines Atomkerns oder Elektrons. Aber was wäre, wenn solche Felder gänzlich fehlten und nichts als Photonen vorkämen? Falls Du Dich nicht versprochen hast: Wo kann ich etwas über Photon-Photon-Wechselwirkungen nachlesen?
Zenon
Moin Zenon,
kommt davon, wenn man aus der Erinnerung referiert 
Stimmt, das Photon (eins) zur Paarbildung muß mindestens die doppelte Energie wie die Ruhemasseäquivalente der zu bildenden Teilchen haben.
Eine Art Kern muß auch vorhanden sein, aber das muß nicht ein Atomkern sein, sondern es kann auch ein sog. virtuelles Teilchen sein.
Die entstehen spontan (Quantenfluktuation) selbst im ‚besten‘ Vakuum.
Das ist übrigens auch ein Effekt, der, zwar kurzlebige, aber immerhin Teilchen erzeugt.
Zudem ist es nicht möglich ein feldfreies Vakuum zu erzeugen.
Gandalf
Quantenfluktuation
Hallo Gandalf,
bei der Quantenfluktuation entstehen Teilchen-/Antiteilchenpaare. Diese virtuellen Teilchen hat man mit dem Casimir-Effekt indirekt nachgewiesen.
Können hierbei auch solche Unsymmetrien auftreten, oder geht das nur wenn Photonen zu Materie-Teilchen umgewandelt werden?
Zudem ist es nicht möglich ein feldfreies Vakuum zu erzeugen.
Die virtuellen Teilchen sollten ja überall entstehen. Was bedeutet überall? In jedem Quadrat-Millimeter? Auch innerhalb von Atomen? In jeder Planck-Längen-Raumeinheit? In jedem Raumpunkt?
Ich weiß das ist Grenzwissenschaft, aber könnten nicht diese virtuellen Teilchen auch Energien übertragen? Sie sind doch sowieso überall, wenn auch immer nur kurzzeitig, und sie entstehen sofort wieder neu. Dann können sie doch Energien/Kräfte von virtuellem Teilchen zu virtuellem Teilchen übertragen. Evtl. auch die Gravitation.
Gruß
Tilo
Hallo Gandalf
Eine Art Kern muß auch vorhanden sein, aber das muß nicht ein
Atomkern sein, sondern es kann auch ein sog. virtuelles
Teilchen sein.
Die entstehen spontan (Quantenfluktuation) selbst im ‚besten‘
Vakuum.
Das ist übrigens auch ein Effekt, der, zwar kurzlebige, aber
immerhin Teilchen erzeugt.
Zudem ist es nicht möglich ein feldfreies Vakuum zu erzeugen.
Was bedeutet das aber jetzt für die Folgen der möglichen Symmetrie, die deconstruct erwähnt hat? Wären dann außer den Photonen auch solche „virtuellen“ Teilchen für Paarbildungen verfügbar gewesen? Hätte also einer Art kosmischen Evolution auch unter dieser Startbedingung nichts im Wege gestanden?
Photon-Photon-Wechselwirkung
Hi Zenon,
Laut Wikipedia geschieht das bei einer Wechselwirkung zwischen
einem Photon und dem elektrischen Feld eines Atomkerns oder Elektrons.
Das ist richtig. Das nennt man bei entsprechend großer Energie des Photons, das mit dem el. Kernfeld wechselwirkt, Paarbildung.
Der (Feynman-)Graph im Wiki-Artikel
http://de.wikipedia.org/wiki/Paarerzeugung
ist übrigens falsch gezeichnet. Das hatten wir hier schon mal diskutiert
/t/gibt-es-lichtreibung/4544007/5
Das ist aber zu unterscheiden
- von Quantenfluktuation
- von Photon-Photon-Wechselwirkung
Quantenfluktuationen (= Vakuumfluktuationen) sind virtuelle Paarbildungen aus einem Photon beliebiger Energie. Die für die (spontane) Bildung eines Teilchen-Antiteilchenpaares nötige Energie ΔE steht dem Prozess aber nur für eine Zeitspanne Δt zur Verfügung. Dabei sind ΔE und Δt über die Unbestimmtheits-Relation gekoppelt.
Diese Teilchen sind daher virtuell. Nach Δt annihilieren sie sich wieder. Sie wechselwirken nicht mit anderen Teilchen und sind auch sowieso prinzipiell nicht observabel (= beobachtbar). (Es gibt eine theoretische Ausnahme bei der sog. Hawking-Strahlung.)
In dem erdachten Photonen-Universum gibt es dann allerdings die Photon-Photon-Kollision, die sehr wohl reale Teilchenpaare erzeugt. Sie ist nicht nur theoretisch möglich, sondern ist auch schon experimentell beobachtet worden.
Wo kann ich etwas über Photon-Photon-Wechselwirkungen nachlesen?
In dem o.g. Thread gibt es einen Hinweis-Link
/t/gibt-es-lichtreibung/4544007/7
Gruß
Metapher
virtuelle Teilchen
Hi Gandalf,
wenn du eine kleine Korrektur erlaubst:
Eine Art Kern muß auch vorhanden sein, aber das muß nicht ein
Atomkern sein, sondern es kann auch ein sog. virtuelles Teilchen sein.
Das ist immer ein virtuelles Teilchen. Bei der Paarerzeugung am Kern wechselwirkt das Photon ja nicht unmittelbar mit dem Kern, sondern mit seinem el. Feld. Und dies geschieht über einen virtuellen Photon-Austausch.
Das [Vakuumfluktuation] ist übrigens auch ein Effekt, der, zwar kurzlebige, aber immerhin Teilchen erzeugt.
Ja, aber nur virtuelle, also nicht-observable Teilchen.
Gruß
Metapher
Hallo,
Diese Teilchen sind daher virtuell. Nach Δt
annihilieren sie sich wieder. Sie wechselwirken
nicht mit anderen Teilchen
Sie wechselwirken nur deshalb nicht, weil die Wechselwirkung als Wirkung zwischen realen Teilchen definiert ist. Eine Wechselwirkung zwischen realen Teilchen erfolgt mit Hilfe von Austauschteilchen.
Wirken tun die virtuellen Teilchen aber. Sie drücken die Platten im Casimir-Effekt zusammen. Sie brauchen dazu keine Austauschteilchen, sondern sie wirken direkt. Hierbei wird ein Impuls und somit Energie übertragen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt
Gruß
Tilo
Sie wechselwirken nur deshalb nicht
Nein. Virtuelle Teilchen sind solche Teilchen, die eben nicht wechselwirken. Deshalb haben sie diese Bezeichnung. Wenn sie es täten, wäre bei sämtlichen quantenmechanischen Prozessen der Energiehaltungsatz verletzt.
Eine Wechselwirkung zwischen realen Teilchen erfolgt mit Hilfe von Austauschteilchen.
Nur in der Quantenmechanik.
Wirken tun die virtuellen Teilchen aber.
Nein.
Sie drücken die Platten im Casimir-Effekt zusammen.
Sorry, aber dann hast du wohl den Casimir-Effekt ziemlich mißverstanden.
Hierbei wird ein Impuls und somit Energie übertragen.
Nein. Übrigens ist es in deinem Link doch recht verständlich erklärt:
Btw. hat das aber auch mit der Frage des UP nichts mehr zu tun.
Gruß
Metapher
Hallo Gandalf
Nicht unbedingt.
Die errechenbare Grenzentfernung ist ein endlicher Wert.
Wäre das Universum 10x so gross, dann würde es nachts nicht dunkel werden. Grenzentfernung 8 Milliarden LJ. Universum 80 Mill LJ.
Das Universum wäre endlich gross, und es würde nachts nicht dunkel werden.
Dies ist theor. bewiesen.
Der Knackpunkt ist die Annahme der Häufigkeit der Sterne.
Gruss
Beat
Hallo Metapher,
Du negierst hier alles, gibst aber überhaupt keine Begründung an. Du hast praktisch überhaupt nichts gesagt.
Die Wechselwirkung hat sich natürlich auf die Quantenmechanik bezogen, darum ging es ja hier auch.
Ich habe nicht gesagt, dass virtuelle Teilchen wechselwirken. Ich habe aber gesagt, dass sie Energie übertragen. Wenn Platten in Bewegung versetzt werden, dann ist dazu Energie notwendig. Was gibt es denn da falsch zu verstehen.
Zitat:„Der Casimir-Effekt besagt, dass im Vakuum auf zwei parallele Platten eine Kraft wirkt, die beide zusammendrückt.“
Du weißt anscheinend sowieso alles besser, aber meiner Meinung nach denkst Du immer nur bis zu einer bestimmten Grenze und dann geht’s nicht weiter.
Gruß
Tilo
Hi Tilo,
Du negierst hier alles, gibst aber überhaupt keine Begründung an. Du hast praktisch überhaupt nichts gesagt.
Du hast ja auch nichts gefragt. Du hast nur behauptet.
Ich habe nicht gesagt, dass virtuelle Teilchen wechselwirken.
Ich habe aber gesagt, dass sie Energie übertragen.
Du hast gesgat:
Wirken tun die virtuellen Teilchen aber.
und das ist schlicht falsch.
- es gibt keine „Wirkung“ in der QM, die nicht Wechselwirkung ist.
- mit virtuellen Teilchen wird die Wechselwirkung zwischen realen Teilchen beschrieben - nämlich mit Feynman-Graphen
Sie drücken die Platten im Casimir-Effekt zusammen.
Nicht die wirtuellen Teilchen drücken die Platten zusammen. Außerhalb der Platten sind halt nur alle Energiezustände möglich, zwischen den Platten aber nur diskrete. Das macht eine Differenz in der Energiebilanz, und die macht den Effekt.
Sie brauchen dazu keine Austauschteilchen, sondern sie wirken direkt
Es gibt keine „direkte“ Wirkung. Das ist gerade die Grundlage der QM. Wie soll denn der Graph dazu aussehen? 
Und Vakuumfluktuationen sind eben Feynman-Graphen, die keinen offenen Vertex haben, d.h. keine externe Kopplung. Sonst wären es keine Vakuumfluktutionen.
Gruß
Metapher
Vakuumenergie
Hi Methapher,
- mit virtuellen Teilchen wird die Wechselwirkung zwischen
realen Teilchen beschrieben - nämlich mit Feynman-Graphen
Also hierbei übertragen die virtuellen Teilchen die Energie. Wenn jetzt aber nur virtuelle Teilchen vorhanden sind, wie in dem Vakuum um die Platten, dann wird die Energie von den virtuellen Teilchen genauso an die Platten weitergegeben, nur dass hier eben die Gegenseite fehlt (die bei einer Wechselwirkung die realen Teilchen wären).
Der Energieerhaltungssatz wird dabei nicht verletzt, wenn mann eine Vakuumenergie annimmt, die die Platten in Bewegung versetzt. http://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumen…
Außerhalb der Platten sind halt nur alle
Energiezustände möglich, zwischen den Platten aber nur
diskrete. Das macht eine Differenz in der Energiebilanz, und
die macht den Effekt.
Effekt? Keine Energieübertragung? Magie?
Natürlich ist der Ablauf, den Du beschreibst so richtig. Aber die Platten bekommen nun mal eine kinetische Energie, die nicht wieder zurückgegeben wird, und diese Energie muss irgendwoher kommen?
Wenn das die Quantenmechanik nicht erklären kann, dann ist sie wohl in diesem Punkt noch unvollständig.
Gruß
Tilo