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Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse?
 
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Teilchenbeschleuniger
Gast





Beitrag Teilchenbeschleuniger Verfasst am: 29. Apr 2011 00:17    Titel: Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse? Antworten mit Zitat

Theoretisch soll das gemäß der Formel E=mc^2 ja gehen, aber ist das auch schon in der Praxis gelungen?


Also hat man elektrische Energie in Form von Strom in einen Teilchenbeschleuniger reingesteckt und herausgekommen ist ein Neutron, Proton?
TomS
Moderator


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Beiträge: 17897

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2011 00:24    Titel: Antworten mit Zitat

Zunächst steckt die Energie in den elektromagnetischen Feldern in den Beschleunigerstrecken. Diese Energie wird als Bewegungsenergie auf die (z.B.) Protonen übertragen, diese werden beschleunigt. Bei der Kollsion solcher Teilchen können dann andere Teilchen entstehen, deren Ruhemasse die der Protonen übersteigt, d.h. die kinetische Energie wird sozusagen (teilweise) in Masse umgewandelt.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



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Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Apr 2011 00:24    Titel: Re: Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse Antworten mit Zitat

Masse und Energie sind äquivalent und können nicht ineinander umgewandelt werden.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17897

Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2011 00:32    Titel: Re: Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Masse und Energie sind äquivalent und können nicht ineinander umgewandelt werden.

Nein, siehe oben.

Man wandelt die elektromagnetische Feldenergie in kinetische Energie um, diese wiederum in Masse von Teilchen im Endzustand. Natürlich ist die invariante Masse des Zustandes eine Invariante, aber man kann tatsächlich davon sprechen, dass im Endzustand schwerere Teilchen entstehen und dass somit "Masse" entstanden ist.

Nehmen wir einen Eingangszustand mit zwei Teilchen mit Ruhemasse m und Impuls p, sowie eine Endzustand mit zwei Teilchen mit größerer Ruhemasse M>m und Impuls q. Dann gilt





Damit gilt unmittelbar



Wenn man die Massen m (z.B. von Elektron und Positron) und M (z.B. Myon und Antimyon oder anderen schwereren Leptonen oder Quarks, ...) kennt bzw. voraussetzt, dann kann man den Impuls q berechnen.



Da M>m folgt direkt, dass q<p; damit ist die kinetische Energie im Endzustand geringer als im Eingangszustand, die Ruheenergie dagegen höher.

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Teilchenbeschleuniger
Gast





Beitrag Teilchenbeschleuniger Verfasst am: 29. Apr 2011 01:32    Titel: Antworten mit Zitat

@TomS

Super Eklärung, danke für deine Antwort. Das beantwortet meine Frage.


@ DrStupid

Der Massedefekt geht immer.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2011 08:29    Titel: Antworten mit Zitat

Man kann die Gleichung natürlich auch so umstellen, dass man zunächst q=0 setzt und anschließend nach M auflöst



Bei gegebenem p bezeichnet dieses M die maximale Masse eines neuen Teilchens, das gerade moch erzeugt werden kann; das erzeugte Teilchenpaar wäre dann in Ruhe.

Der Prozess der Teilchenerzeugung muss natürlich nicht nur kinematisch erlaubt sondern auch sonst physikalisch möglich bzw."genügend wahrscheinlich" sein.

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DrStupid



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Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Apr 2011 14:29    Titel: Re: Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Masse und Energie sind äquivalent und können nicht ineinander umgewandelt werden.

Nein, siehe oben.


Energie und Masse sind fundamentale Erhaltungsgrößen und als solche können sie weder in irgend etwas anderes umgewandelt, noch aus irgend etwas anderem erzeugt werden.
DrStupid



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Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Apr 2011 14:34    Titel: Antworten mit Zitat

Teilchenbeschleuniger hat Folgendes geschrieben:
Der Massedefekt geht immer.


Auch beim Massedefekt wird keine Masse in Energie umgewandelt, sondern die "fehlende" Masse wurde zusamen mit ihrem Energieäquivalent abgestrahlt.

Bei der Entstehung von neuen Teilchen in einem Teilchenbeschleuniger passiert dasselbe in umgekehrter Reihenfolge. Mit der Energie, die da reingesteckt wird, führt man dem System auch Masse zu und ein Teil davon findet sich anschließend in den enstandenen Teilchen wieder. Zu keinem Zeitpunkt wird da irgendwo Energie in Masse umgewandelt oder umgekehrt. Die gesamte Masse war schon vorher da.
TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2011 14:40    Titel: Re: Wie macht man im Teilchenbeschleuniger aus Energie Masse Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Masse und Energie sind äquivalent und können nicht ineinander umgewandelt werden.

Nein, siehe oben.


Energie und Masse sind fundamentale Erhaltungsgrößen und als solche können sie weder in irgend etwas anderes umgewandelt, noch aus irgend etwas anderem erzeugt werden.


Woraus leitest du einen Erhaltungssatz für Masse ab? Wie sieht er aus? (für die invariante Masse kann ich das nachvollziehen, aber nicht für die Ruhemasse)
Wie interpretierst du die obige Überlegung, in der Teilchen größerer Ruhemasse erzeugt werden? Darum geht es ja.

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TomS
Moderator


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Beitrag TomS Verfasst am: 29. Apr 2011 14:43    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Zu keinem Zeitpunkt wird da irgendwo Energie in Masse umgewandelt oder umgekehrt. Die gesamte Masse war schon vorher da.

Wir sollten usn einigen, was wir mit "Masse" meinen.

Die invariante Masse des Gesamtsystems bleibt bei den Reaktionen erhalten, die Ruhemasse nicht.

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Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Apr 2011 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Die invariante Masse des Gesamtsystems bleibt bei den Reaktionen erhalten, die Ruhemasse nicht.


Invariante Masse und Ruhemasse sind dasselbe. Aber diese Diskussion hatten wir schon mal.
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