 Verfasst am: 25. Apr 2022 10:02 Titel: |
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| jap, das muss ich dann sicherllich, danke! | |
| Verfasst am: 25. Apr 2022 07:34 Titel: |
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In der klassischen Physik haben wir das Gravitationsfeld bzw. das entsprechende Potential zwischen zwei Massen sowie das elektrische Feld zwischen zwei Ladungen. In der Kernphysik betrachten wir das Feld zwischen Nukleonen, in der Elementarteilchenphysik das Feld zwischen Quarks. Während in den ersten beiden Fällen der klassische Potentialbegriff eine sehr präzise Methode zur mathematischen Beschreibung liefert, gilt das in der Kern- und Teilchenphysik leider nicht mehr; zur Veranschaulichung sollte es jedoch reichen.
Es gibt natürlich keine Wände für das System Erde-Mond, oder für zwei Ladungen.
Du darfst dir letztlich keine Teilchen oder Kugeln vorstellen, die sich in einem Potential bewegen. Das führt klassisch zu korrekten Ergebnissen, z.B. für die Planetenbahnen im gemeinsamen Gravitationsfeld Sonne+Planet; im Rahmen der Quantenmechanik und für Elementarteilchen wird das schlicht falsch. Wellenfunktionen beschreiben Schwingungen. Im einfachsten Fall wäre das z.B. eine eingespannte Gitarrensaite oder eine eingespannte Membran einer Trommel. Die diskreten Frequenzen versteht man aufgrund der Tatsache, dass die Saite an beiden Enden eingespannt ist und nur bestimmte Wellenlängen zulässig sind; ähnlich verhält es sich bei einer Trommel. Im Falle von Elementarteilchen ist das lediglich ein mathematisches Werkzeug: es gibt keine Saite bzw. keine Membran; wenn, dann wäre ein dreidimensionales Gebilde; man kann sich vorstellen, dass der „Stoff eines Teilchens“ über einen größeren Raumbereich verteilt ist und selbst schwingt; da ist nichts eingespannt, diskreten Frequenzen entstehen durch einen komplizierteren Mechanismus. Insgs. darf man diese Bilder nicht zu wörtlich nehmen, sie enthalten auch irreführende Aspekte.
Dann verweigerst du dich der einzigen Methode, die wir haben.
Nein, muss es nicht. Warum sollte sich die Natur nach deinen Wünschen richten?
Nein, sicher nicht in dem Sinne, wie du dir das vorstellst. Es gibt keine anschauliche und zugleich zutreffende Vorstellung, das musst du akzeptieren. |
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| Verfasst am: 24. Apr 2022 10:09 Titel: |
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vielen Dank, das erste ist schon gut verständlich. Was mir nicht verständlich ist: von welcher Art von Bindungskräften oder Potentialen wir bei den "Bindungskräften" sprechen, wo hier die Kräfte herkommen, wie sie wirken, und von welcher Art und Größe die Bindungs-Kraftfeld-"Wände" sind. Auch verstehe ich nicht, was "Wellenfunktionen" sind und was diese mit Potentialen oder Potentialtöpfen zu tun haben und warum hier nur ganzzahlige (?) Lösungen erlaubt sind. Grundsätzlich bin ich auch nicht an einer mathematischen Lösung auf dem Rechenpapier interessiert: ich denke eher, es muss bei unserer stofflichen Welt ein stoffliches Modell existieren, um es verständlich und begreifbar zu machen. Die einzelnen Teilchen des SM bieten ja durchaus solche stofflichen Teilchen, nur leider kann man daraus keine Atome mit Austauschteilchen wie mit Legobausteinen zusammenbauen, weil dann die Teilchendaten wieder nicht stimmen und sie die Entstehung von Bindungskräften und Massen auch nicht erklären. |
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| Verfasst am: 23. Apr 2022 20:33 Titel: |
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Stell Dir einen Skateboarder in einer Halfpipe vor. (Siehe erstes Bild, da sieht V(x) ja so ähnlich aus). Wenn der sich an der tiefsten Stelle der Halfpipe befindet, braucht er dort eine ausreichende Geschwindigkeit (kinetische Energie), damit er auf einer Seite die Wand bis ganz nach oben kommt. Seine kinetische Energie an der tiefsten Stelle muss dabei mindestens so groß sein, wie seine potentielle Energie oben am Rand. Ist die kinetische Energie kleiner, kommt er nicht hoch. Und so wie die Wände der Halfpipe aufgrund der Schwerkraft einen Wall bilden, der den Skateboarder bei kleineren Energien an die Halfpipe binden, kann man das verallgemeinern auf Körper oder Teilchen, die in einem Kraftfeld gebunden sind, solange ihre Energie nicht groß genug ist, um das Kraftfeld zu verlassen. Siehe in dem Link die Potentialtöpfe von Neutron und Proton, die von einem Atom gebunden werden: Die blauen Töpfe werden durch die starke Wechselwirkung gebildet. Im Falle des Protons kommt noch der rote Potentialwall der abstoßenden Coulomb-Wechselwirkung durch die anderen Protonen dazu. Link von TomS: In der Quantenmechanik werden Teilchen durch Wellenfunktionen beschrieben. diese können in einem Potentialtopf nicht beliebige Formen annehmen, sondern nur stehende Wellen, mit den Knoten an den Wänden. (siehe Bild) Damit sind nur bestimmte Wellenlängen und damit bestimmte Energien erlaubt. je kürzer die Wellenlänge, um so höher die Energie und damit die Lage im Potentialkasten |
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| Verfasst am: 23. Apr 2022 19:02 Titel: |
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| das habe ich gelesen, aber ich bin zu dumm, das zu verstehen ;-) | |
| Verfasst am: 23. Apr 2022 17:07 Titel: |
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Wenn mit "dumm" "unwissend" gemeint ist, kann man ja was dagegen tun: Z.B. das hier lesen: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Potentialtopf |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 21:31 Titel: |
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| Das können wir besprechen. | |
| Verfasst am: 22. Apr 2022 21:22 Titel: |
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| dankeschön für den Link! Ich bin aber auch dafür zu dumm, denn ich weiß noch nicht mal, was ein Potential oder Potentialkasten ist :( |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 21:04 Titel: |
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| Das einfachste Modell, das ich auf die Schnelle finden konnte, sieht so aus: https://arxiv.org/abs/hep-ph/0103289 The light baryon spectrum in a relativistic quark model with instanton-induced quark forces I. The non-strange baryon spectrum and ground-states Es erklärt im Gegensatz zur QCD sehr wenig. Dabei handelt es sich im Prinzip um eine Verallgemeinerung eines der einfachsten Probleme der Quantenmechanik: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Teilchen_im_Kasten Einfacher geht es nicht. |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:56 Titel: |
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ich schlage nur die Mathematik vor, um ein Pendel als Simulation nachzurechnen und Bewegungen in einem bestimmten Rahmen mit begrenzter Genauigkeit im voraus zu berechnen (wie die kleinen Figuren in "Age of Empires" lediglich Menschen simulieren, die aber auch nicht das Leben der Menschen erklären, und selbst etwas ausgefeilteres wie die "Matrix" könnte es nicht ;) ). Möglicherweise werden wir aber etwas anderes als grobe Beschreibungen und Simulationsrechnungen mit Hilfe der Mathematik auch nicht bekommen, höchstens vielleicht Analogien, die uns verstandesmäßig zum Begreifen einen Schritt weiter helfen. Die Teilchen und die Austauschteilchen immerhin wären schon verständlicher gewesen.... |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:40 Titel: |
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sagte ich ja: stimmt auch nicht. Aber immerhin könnten hier die 3 Quarks leichter sein als 1 Proton (was sie ja wohl sind), durch die Massen, die H, Z, W und g mit hinein bringen. |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:35 Titel: |
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Das ist leider völlig falsch. So sieht keines der Modelle auch nur im entferntesten aus. |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:34 Titel: |
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Gutes Beispiel. Während der Arbeit an der Pastorale war Beethoven schon weitgehend taub, zumindest hatte sich sein Gehör deutlich verschlechtert. Trotzdem behielt er das Gefühl für Musik und Noten, und dabei nicht nur für seine eigenen Werke. D.h. die Noten repräsentieren die Musik sehr genau, aber natürlich nicht vollständig.
Es geht nicht darum, wie die Natur genau arbeitet, sondern wie bestimmte Vorgänge in der Natur repräsentiert werden. Auch die Noten repräsentieren die Musik, aber sie sind natürlich nicht mit ihr identisch. Die Repräsentation ist außerdem unvollständig, zum Beispiel sagen sie nichts zur Motorik und Technik des Spielens eines Instruments. Auch bei der Mathematik geht es nicht darum, dass die mit der Natur identisch ist, sondern nur darum, dass die einzige genügend präzise Repräsentation ist, so dass wir nur durch die zu einem Verständnis gelangen.
Richtig. Aber welches alternative und quantitativ zutreffende Instrument außer der Mathematik schlägst du vor, um ein Pendel zu verstehen? |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:23 Titel: |
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Es gibt im wesentlichen zwei Modelle:
das 3. Modell wäre dann doch sowas wie 1 Proton = 2*u + d+ h*Z + i*W+ j*g +k*H // (h,i,j,k ∈ N) für Wasserstoff dann noch +e+γ und die Werte für alle aus den Tabellen des SM. Aber das stimmt ja auch nicht. |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 20:06 Titel: |
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| schönes Beispiel mit der Musik, zugegeben ;-) Die Frage ist nur, ob die Partituren mit den Noten, die man den Musikern aufschreibt und die sie dann jeweils abspielen, auch die "Erklärung" der Musik wäre. Stattdessen sind die Noten doch das, wonach die Musiker eh schon spielen, und ein Hörer würde, wenn er sie beim Hören aufschreibt, nur die Ausgangs-Blaupause kopieren, also quasi nur die Eier finden, die er selber versteckt hat ;-) Und dann denk mal an die "Pastorale" von Beethoven: Hier ist die Partitur doch viel weniger als das Klangerlebnis, die Geschichte eines Sommertages auf dem Lande mit seinen Stimmungen und Klängen und der Beschreibung von Natur und Wetter :D Oder denk an andere sinfonische Dichtungen wir die Forelle von Schubert oder den Faun von Debussy oder die Hexe Babayaga von Mussorgski 8-) Nie würden doch allein die Noten der Partituren erklären, was da beim Spielen beim Hörer passiert, also ist selbst der Minimalismus der "Partituren" unzulänglich zur Erfassung des Ganzen (auch wenn der Komponist sie aufgeschrieben hat, die Musiker danach spielen und der Hörer das Gehörte dann als Noten "reverse engineert"...) Andererseits aber spielt die Natur nicht nach den Formeln der Mathematiker und Physiker, denn dazu müsste die Natur nach den Formeln rechnen (so wie Musiker nach den Noten spielen)....: Aber ein Perpendikel rechnet nicht nach Formeln, die man ihm aufgeschrieben hat, wenn es pendelt und um dann selber rauszukriegen, wie es wann und wie weiter zu pendeln hat... |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 17:03 Titel: |
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https://de.m.wikipedia.org/wiki/Coulombsches_Gesetz
Genau anders herum. Nur das mathematische Modell erklärt etwas. Wenn du ein Musikstück verstehen willst, dann kannst du einem Orchester zuhören; gleiches tun die Physiker mit der Natur im Rahmen eines Experimentes, ihr zuschauen. Im Anschluss daran kann der Musiker die Musik mittels Noten / Partitur analysieren; analog analysiert der Physiker die Natur mittels Mathematik. Wenn du weder zuhörst noch die Noten analysierst, verstehst du die Musik nicht; und wenn du weder zusiehst noch die Theorie / Mathematik analysierst, wirst du die Natur nicht verstehen. Es gibt letztlich keine andere Sprache als die Mathematik, um physikalische Theorien zu formulieren. Umgangssprache ist untauglich (versuche, ein Musikstück von Mozart ohne Noten und rein auf Deutsch zu notieren).
Das geht nicht. Es gibt im wesentlichen zwei Modelle: 1) Die QCD: Diese basiert auf Quark- und Gluon-Feldern, die Masse eines Protons ergibt sich aus komplizierter Berechnungen. Das ist eine - sehr mathematische Erklärung. 2) Das naive Quarkmodell: Dieses basiert aus Quarks *), die ca. ein Drittel der Protonmasse tragen. Das ist keine Erklärung, sondern lediglich die Trivialität Ich schaue mich aber gerne nochmal um, ob ich etwas dazwischen finde. *) Diese Quarks haben letztlich nur den selben Namen wie Quarks der QCD; es handelt sich um ein anders, sehr stark vereinfachtes Konzept; deswegen werden sie zur Unterscheidung als Constituent Quarks bezeichnet.
Habe nun, ach! Philosophie, Physik und Mathematik, und leider auch Theologie durchaus studiert, mit heißem Bemüh´n. Da steh´ ich nun, ich armer Tor! Und bin so klug, als wie zuvor …“. |
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| Verfasst am: 22. Apr 2022 12:29 Titel: |
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| (q1*q2)/r als Quotient ist ntl klar :D ~ heißt wschl proportional (also mal irgendein konst. Proport.-Faktor) Ich weiß aber leider nicht, was ein Coulomb-Potential ist :| Ich muss auch gestehen, dass ich gar nicht groß rechnen will, ähnlich wie mich auch keine mehr oder weniger genauen Näherungsrechnungen für Reale Pendel auch bei sehr großen Schwingungsamplituden zum Nachrechnen interessieren, denn sie erklären ja nichts, und ein Perpendikel rechnet ja selber in Wirklichkeit auch nicht... Ich will "nur" z.B. wissen: wie setzt sich ein D-Atom aus 6 Quarks + 1e und was auch immer zusammen, sodass eine molare Atommasse von 2g herauskommt (d.h. wie kommt die Gesamtmasse aus welchen Teilmassen zusammen: das wäre dann ja nur eine Addition, und das krieg' ich hin ;-) ) Und dann interessiert mich, wie und was letztendlich das Atom und "die Welt im Innersten zusammenhält" (Faust) ;-) |
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| Verfasst am: 21. Apr 2022 20:28 Titel: |
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| Wie gut verstehst du das Coulomb-Potential zwischen zwei Ladungen? |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 21:09 Titel: |
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| Bindungsmechanismen in der QED und QCD? Klingt gut, da ich die Theorien aber gar nicht genau kenne und die Mathematik sicher über meinem Niveau ist ( wie die gesamte QM mit ihren Bras, Kets, e-Funktionen und den ganzen Integralen oder Ableitungen), müsste ich allerdings sicher erst mal verstehen, worum es da grob qualititaiv überhaupt geht... ?( |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 18:45 Titel: |
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| Es würde helfen, wenn wir uns auf ein sehr konkretes Problem konzentrieren. Das könnte sein: - drei Quarks im Proton? warum nicht? wie „sieht das Proton aus“? - Bindungsmechanismen in der QED und QCD? - Streuprozesse? |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 18:33 Titel: |
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| wirklich sehr komplex und sehr vertrackt. Aber ganz lieben Dank für deine Erklär-Mühe ;) | |
| Verfasst am: 20. Apr 2022 16:23 Titel: |
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Ich kann‘s nicht ändern, es ist nicht so einfach, wie man es oft liest. Bzgl. gewisser Eigenschaften wie elektrische Ladung, Spin, Isospin und Farbladung verhält sich ein Proton (oder Neutron) algebraisch so, wie wenn es aus genau drei Quarks bestünde. Dynamisch ist dieses Bild mit drei Teilchen / Quarks völlig unsinnig. Man kann damit nichts berechnen, es passt zu fast keinem Experiment - außer im o.g. Spezialfall - es führt auf falsche Massen, falsche elektrische und magnetische Momente u.v.a.m. Im Rahmen der Quantenchromodynamik benutzt man einen abstrakten d.h. völlig unanschaulichen Formalismus basierend auf Quark- und Gluon-Feldern; dabei gibt es keine Teilchen im anschaulichen und klassischen Sinn, man kann sich nichts vorstellen, nichts zählen etc. Dafür kann man jedoch viele konkrete Eigenschaften der Nukleonen u.a. Teilchen sehr gut berechnen. Sorry, ist so. Du kannst im Falle von Elementarteilchen davon ausgehen, dass jedes anschauliche Bild letztlich falsch ist. |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 15:05 Titel: |
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hmmm - ich meinte bei
eigentlich ursprünglich wieviele Gluonen, denn wir haben ja bereits 3 Quarks vorliegen, die wechselwirken müssen. Andererseits ist deine Antwort auch für Quarks sehr verwirrend: Denn ich habe ja in jedem Fall in einem H-Atom (mit rel. Atommasse 1, oder bei 6,023*10^23 davon=insg. genau 1g) genau (je) 1 Proton im Kern vorliegen, bestehend aus genau (je) 3 Quarks (2u+1d), und das ist ganz unabhängig davon, ob ich Elektronen dran streue, und egal mit wieviel GeV. Also muss die Aussage über die Anzahl von Quarks bzw. Gluonen in Protonen (oder optional Neutronen) generell gültig sein...: woraus sollten sie sonst bestehen? |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 14:56 Titel: |
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Bestimmten Prozessen lassen sich so verstehen, als ob näherungsweise freie Gluonen vorliegen. Bei anderen Prozessen führt diese Vorstellung jedoch völlig in die Irre. Wenn du z.B. ein Elektron bei deutlich oberhalb von 1 GeV an einem Proton streust, dann kann dies in manchen Fällen so aussehen. Wenn du ein Elektron bei deutlich unterhalb von 1 GeV an einem Proton streust, dann ist das Bild des näherungsweise freien Gluons - für das selbe Proton - falsch.
Ja, die gibt es sicher. Aber „real“ oder virtuell“ im bisher diskutierten Sinne ist irreführend.
Du meinst drei Quarks? Ähnlich wie oben: Wenn du ein Elektron bei deutlich oberhalb von 1 GeV an einem Proton streust, dann kann sieht es so aus, als ob das Proton in guter Näherung aus drei Quarks besteht. Wenn du ein Elektron bei deutlich unterhalb von 1 GeV an einem Proton streust, dann ist dieses Bild - für das selbe Proton - falsch. |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 13:27 Titel: |
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| nochmals dankeschön! zu:
heißt das also jetzt, dass tatsächlich reale Gluonen innerhalb eines Neutrons oder Protons vorliegen oder gibt es nur "virtuelle Gluonen" als Anregungen des Gluonfeldes, anders als bei W/Z? und wieviele Gluonen sind in einem Atomkern? 3? oder nur 1 für alle Quarks gemeinsam? |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 12:43 Titel: |
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| „Reale Teilchen“ sind Teilchen, die man sozusagen tatsächlich als solche erkennen oder detektieren kann, wie z.B. ein Photon ein einer Photozelle. In dieser Form kommen die anderen Vektorbosonen streng genommen nicht vor, und zwar aus unterschiedlichen Gründen. W- und Z-Bosonen sind extrem kurzlebig und zerfallen nach durchschnittlich 10^-25 Sekunden. Mit Lichtgeschwindigkeit würden sie damit ca. 10^-16 m zurücklegen, d.h. noch nicht mal den Durchmesser eines Protons. Ignoriert man diese Tatsache, so kommen W- und Z-Bosonen mit extrem kurzer Lebensdauer bei Zerfällen anderer Teilchen vor, z.B. beim Betazerfall eines d-Quark in ein u-Quark plus ein Elektron und ein Antineutrino; die Quarks sind in Nukleonen (Proton oder Neutron) gebunden, d.h. es resultiert z.B. der Zerfall des Neutrons in ein Proton plus ein Elektron und ein Antineutrino. (Ignoriert man den Zerfall des W nicht, so würde man das W als „virtuelles“ * W auffassen) Gluonen zerfallen tatsächlich nicht in diesem Sinn, aber sie sind aufgrund des Color Confinements nie frei d.h. nie außerhalb eines Nukleons (allgemein eines Hadrons) existent; Gluonfelder bilden sozusagen den Kleber, der die Nukleonen zusammenhält. In sehr hochenergetischen Kollisionen eines Elektrons mit einem Nukleon sieht es in einer gewissen Näherung jedoch so aus, als ob das Elektron indirekt an einem quasi-freien Gluon streut; das wiederum sind Prozesse, die näherungsweise mittels virtueller Teilchen beschrieben werden. Das Gluon „zerfällt“ in ein virtuelles * Quark-Antiquark-Paar; ein wirklicher Zerfall kann das nicht sein **. Das Elektron streut z.B. am Quark über den Austausch eines virtuellen * Photons. Man kann also nicht wirklich von einem reellen Gluon sprechen, jedoch kommt der Prozess einem solchen recht nahe. * virtuell wieder im Sinne einer Rechenregel ** da das Gluon masselos ist, ist der Zerfall in ein reelles Quark-Antiquark-Paar mit jeweils nichtverschwindender Masse verboten |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 11:26 Titel: |
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| ich meinte hier natürlich NICHT ausgerechnet Photonen, das ist anschaulich klar, sondern reale W-, Z- Bosonen, Gluonen, und ich meinte also auch nicht deren Felder. Und dann sind da noch die Higgsteilchen (Skalarbosonen). [img]https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Standard_Model_of_Elementary_Particles-de.svg[/img] Also, umformuliert: es geht um reale W-, Z- Bosonen, Gluonen und Higgs-Teilchen. Wo oder "in was" kommen die vor? (analog zu realen Fermionen, exemplarisch up/down-Quarks und Elektronen, die in der realen baryonischen Materie, sprich: vor allem in den Atomen um uns herum vorkommen) |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 11:05 Titel: |
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| Was meinst du jetzt mit Vektorbosonen? Als Teilchen siehst du sie im dich herum; Licht besteht sozusagen aus Photonen, d.h. den Vektorbosonen als teilchenartige Anregungen des elektromagnetischen Feldes. Als elektromagnetisches Feld umgeben sie elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen etc.; einfach gesprochen liegt z.B. ein Coulombfeld vor, innerhalb dessen mehrere geladene Teilchen gebunden sein können, z.B. Elektronen in einem Atom. Das elektromagnetisches Feld kann also in unterschiedlichen „Zuständen“ vorliegen; als Coulombfeld, als Photon … (und wie gesagt, virtuelle Teilchen lassen wir bitte außen vor). Das Gluonfeld lässt sich mathematisch sehr ähnlich beschreiben wie das elektromagnetische Feld, allerdings weißt es dann doch völlig andere Eigenschaften auf. Es ist im Gegensatz zum elektromagnetische Feld nicht langreichweitig sondern auf Größenordnungen im Bereich der Nukleonen beschränkt; und seine teilchenartigen Anregungen sind ebenfalls nicht langreichweitig sondern immer auf diesen sehr kleinen Größenordnungen „eingeschlossen“. |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 10:57 Titel: |
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| ok, danke, also quasi wie eine Formel zur Berechnung einer Phase eines Pendels nichts mit einem realen Pendel zu tun hat: Man berechnet etwas mit einem Formelmodell, aber die Realität um uns herum rechnet eben nicht, um herauszubekommen: "was mach ich jetzt, wo muss ich hin, und was passiert als nächstes?" Aber nochmal zurück zu den mir immer noch unverständlichen Bosonen: wo kommen denn die (realen) Vektorbosonen tatsächlich in der uns hier auf der Erde umgebenden Materie vor? Und wo kommen die (realen) Higgs-Bosonen vor, da sie ja offenbar auch keine "Austauschteilchen" des Higgsfeldes sind? |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 10:17 Titel: |
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Waren wir uns nicht einig, das Thema der virtuellen Teilchen fallenzulassen?
Felder erklären nicht, wie Teilchen zusammenfinden, sie erklären, ob und wie ein gebundener Zustand aus Teilchen entsteht, wenn sie sich nahe genug kommen.
Wie mehrfach gesagt, reale Teilchen und „virtuelle Austauschteilchen“ haben wenig miteinander zu tun.
Dito. Reale Teilchen und „virtuelle Austauschteilchen“ haben wenig miteinander zu tun.
Man kann fast alles vernünftig berechnen. Dass dir das als unübersichtliches Puzzle erscheint, ist nicht verwunderlich. Ein wirkliches Verständnis der Quantenfeldtheorie hat sich bei mir im Laufe meiner Diplomarbeit eingestellt - zunächst beschränkt auf ein recht enges thematisches Umfeld meiner Arbeit. Von einem umfassenden Verständnis war ich auch nach einigen Jahren Forschungsarbeit weit entfernt.
Ob man das wirklich erklären kann, ist eine philosophische Frage. Man kann es recht umfassend berechnen, und man benutzt dazu einen sehr umfangreichen mathematischen Werkzeugkasten. Die Werkzeuge lassen sich sehr gut aus einer mathematischen Darstellung der Quantenfeldtheorie ableiten, aber das ist extrem aufwändig. Darüberhinaus sind die Werkzeuge extrem vielfältig. Störungstheorie und virtuelle Teilchen sind eines davon, aber damit versteht man gebundene Zustände zunächst ungefähr genauso gut, wie sich ein Pflug zum Nähen eignet. Für spezielle Problemstellungen benötigt man spezielle Methoden. Daher sage ich ja, du solltest die virtuelle Teilchen erst mal vergessen. Sie helfen weder, zu verstehen, was reale Teilchen sind und sie haben damit praktisch nichts zu tun, noch helfen sie beim Verständnis gebundener Zustände. Im ersten Schritt genügt dazu das Konzept des klassischen Feldes, das auch in niedrigster Näherung ein Bestandteil der Quantenfeldtheorie ist. |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 09:56 Titel: |
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Nee, in Fall des Elektrons handelt sich um das Coulombfeld des Elektrons. |
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| Verfasst am: 20. Apr 2022 09:47 Titel: |
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| also ehrlich gesagt ist mir dieses Feld-Konzept wenig verständlich, um die Entstehung von Atomen aus Fermionen zu erklären... da entstehen plötzlich spontan "virtuelle Bindungsteilchen" aus Felden, sobald irgendein Fermion wegen seiner Masse irgendwo rumfliegt? Und wie finden dann die Fermionen zusammen zu einem Atom (Wasserstoff, Deuterium, Helium,...)? Und andererseits helfen offenbar (reale) Bosonen aus dem SM auch nicht viel weiter, wenn man die als "Austauschteilchen" verwenden will. Außerdem ist mir immer noch unklar, was reale Bosonen tatsächlich (partiell) mit den virtuellen Feldern zu tun haben und was nicht. Es erscheint, als könnte man zwar hier und da etwas berechnen, aber dann stimmt es manchmal plötzlich doch wieder nicht und man muss wieder was anderes dazukonstruieren, damit es passt (Gluonenfeld?/Pionenfeld?) - - aber weder mit den Feldern noch mit den Austauschteilchen kann man wirklich erklären, was wirklich in einem Atomkern zwischen den Quarks und zwischen Atomkern und e-Orbitalen vorgeht, um alles als Atom zusammenzuhalten, oder...? |
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| Verfasst am: 17. Apr 2022 20:15 Titel: |
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Ist eine "entsprechende" Anregung auch einen teilchenartige, also ein (reales) Photon? |
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| Verfasst am: 17. Apr 2022 17:19 Titel: |
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| ah, ok. Und wenn 3 Quarks vorliegen, dann werden auch automatisch Bosonenfelder für g, W etc. und ggf insb. ebenfalls Photonenfelder angeregt, die sie letztendlich "zusammenhalten"? Und regen Elektronen ebenfalls alle diese anderen Bosonenfelder an oder nur Photonenfelder? D.h. alle realen Fermionen (und auch reale Bosonen?) regen alle möglichen Bosonenfelder an, wenn sie Ruhemasse besitzen (und sonst nicht)? Und wer oder was regt Fermionenfelder an? |
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| Verfasst am: 17. Apr 2022 17:08 Titel: |
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Ich hatte das wohl missverständlich formuliert.
Die Felder sind - siehe oben - zunächst immer und überall präsent. Wenn nun speziell an einer bestimmten Stelle eine teilchenartige Anregung des Elektronfeldes vorliegt, dann geht damit auch eine entsprechende Anregung des elektromagnetischen Feldes einher. Die Felder beeinflussen sich gegenseitig. |
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| Verfasst am: 17. Apr 2022 10:08 Titel: |
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| dankeschön, ziemlich kompliziert... aber hierzu noch eine Verständnisfrage:
Ich hatte es oben so verstanden, als ob Teilchen durch eine Anregung eines Feldes entstehen, dass Felder selber aber überall immer schon universell zugegen sind (z.B. reale oder virt. Gluonen oder W-Bosonen entstehen durch eine lokale Anregung eines Gluonenfeldes oder eines W-Feldes, reale Quarks oder Elektronen entstehen durch lokale Anregung von Quark- oder e-Feldern,...): wieso "entsteht" jetzt ein Feld um ein Gluon, W, Quark oder e herum (die doch selber aus Feldern entstanden sind), also jetzt plötzlich anders herum, wo doch Felder immer schon "da sind", und um was für ein Feld handelt es sich? Oder meintest du, es entsteht eine lokale (durch Masse induzierte) Anregung von (immer schon ubiquitären) Bosonenfeldern rund um reale Masseteilchen herum? z.B., nehmen wir an, wir hätten (reale) 2*u und 1*d und 1*e einigermaßen nahe beieinander, durch entsprechende Anregungen der u- und d- und e-Felder. Außenrum und dazwischen jede Menge andere Fermionen- und Bosonen-Felder, die alles durchdringen, aber alle noch ziemlich auf Null. Was davon muss jetzt noch angeregt werden (oder wird angeregt), spontan oder induziert, wie, und wodurch? Wie geht's weiter? Wie entsteht daraus in H-Atom? |
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| Verfasst am: 17. Apr 2022 06:41 Titel: |
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Es gibt zwischen je zwei Feldern eine ähnliche Beziehung wie die Unschärfenrelation zwischen Ort und Impuls, d.h. nicht beide Felder dürfen exakt Null sein. Tatsächlich sind die elektromagnetischen sowie die W- und Z-Felder im Vakuum im Mittel Null, fluktuieren jedoch um diesen Wert. Gluon- und Quarkfelder sind eigentümlicherweise im Vakuum auch im Mittel nicht Null, d.h. im Vakuum liegen zwar keine teilchenartigen Anregungen vor, es ist jedoch nicht wirklich leer, hat jedoch die niedrigste Energie. Die Reichweite versteht man teilweise sogar ohne Quantenfeldtheorie. Um eine Quelle - d.h. eine teilchenartige Anregung - entsteht ein Feld. Die Reichweite hat etwas mit dem Massenterm zu tun. Das masselose elektromagnetische Feld fällt umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstand ab, die schwachen W- und Z-Felder exponentiell. Für das Gluonfeldes im Nukleon oder Atomkern gilt eine völlig andere Dynamik, die man klassisch nicht wirklich verstehen kann. Im Nukleon ist die Wechselwirkung auf sehr kurzen Abständen praktisch vernachlässigbar, wächst jedoch mit steigendem Abstand stark an, so dass ungebundene Quarks und Gluonen nicht existieren können; die Berechnung mittels „virtueller Teilchen“ funktionieren hier nicht, man benötigt andere mathematische Methoden. Außerhalb des Atomkerns darf man sich vorstellen, dass die starke Wechselwirkung nicht direkt durch das Gluonfeld vermittelt wird, sondern durch das Pionfeld, das wiederum exponentiell abfällt. Die Quellen des Feldes sind lokale Anregungen, im Falle des elektromagnetischen Feldes also geladene teilchenartige Anregungen des Elektron-Positron-Feldes. Im Falle des Gluonfeldes sind es Quarkfelder, aber eben auch das Gluonfeld selbst. |
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| Verfasst am: 16. Apr 2022 18:23 Titel: |
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| dankeschön, werd' ich mir reinziehen ;-) | |
| Verfasst am: 16. Apr 2022 18:19 Titel: |
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hier ein Video von Josef M. Gaßner zu Quantenfeldtheorien, die allgemein Elementarteilchen als Anregungen von entsprechenden Feldern betrachten: https://www.youtube.com/watch?v=uJXBRlXyH44
hier aus der gleichen Reihe eine Einführung in Feynmangraphen, (wo das Schleuderzeichen eingeblendet wird, wird es etwas mathematischer, aber diese Passagen sind wichtig, um zu verstehen, was da dahinter steckt.) Zunächst geht es um die Wechselwirkung von Elektronen mit dem elektromagnetischen Feld (Quantenelektrodynamik): https://www.youtube.com/watch?v=yXcOSo3treE hier noch eines zur Quantenchromodynamik, der Feldtheorie, die sich mit den Feldern beschäftigt, die mit Quarks, Gluonen etc. zu tun haben: (ich hab den Start an die Stelle gesetzt, wo es mit den Feynmangraphen losgeht): https://www.youtube.com/watch?v=oaYhMayj1Sk&t=861s Er verwendet nun auch für die inneren Linien in den Diagrammen den Begriff "virtuelle Teilchen" oder "Austauschteilchen", Du kannst Dir dabei ja dann immer sagen, dass diese Linien für mathematische Terme stehen, die in der Berechnung der Wechselwirkung zwischen zwei realen Teilchen auftauchen. |
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| Verfasst am: 16. Apr 2022 18:01 Titel: |
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Ist doch viel zu kompliziert, ein einziges "Feld" reicht aus. Dieses liefert auch die Grundlage für die Existenz von Materie, für den Grundbaustein dieser. Daraus, so kann man sich das durchaus vorstellen, sind alle anderen Teilchen gebildet. Damit diese Teilchen, damit Materie, stabil ist/sind, ist ein Vorgang notwendig der diese Stabilität bewerkstelligt/gewährleistet. Es sind also nur zwei Umstände notwendig, ein "Feld", genannt "Trägersubstanz", und ein Schwingvorgang. Das reicht (anscheinend) aus um neben der Gravitation auch alle anderen "Erscheinungen" erklären zu können und zu verstehen. Kurt |
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