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Nachricht |
Thilo
Gast
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 Thilo Verfasst am: 25. Apr 2012 13:10 Titel: Bewegen sich masselose Teilchen immer mit c? |
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Hallo,
bewegen sich masselose Teilchen immer mit Lichtgeschwindigkeit?
Danke |
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Jojo17
Anmeldungsdatum: 25.04.2012
Beiträge: 9
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| Jojo17 Verfasst am: 25. Apr 2012 13:34 Titel: |
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Ja. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 25. Apr 2012 18:57 Titel: |
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Nein, Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen haben immer eine Masse.
Denn:
E=hf=mc²
(m Masse, f Frequenz, E Energie)
Sie dürfen hingegen keine Ruhemasse besitzen, da sonst die kinetische Energie unendlich werden würde.
Die Frage wäre eher, ob Teilchen ohne Ruhemasse sich stets mit Vakuum-Lichtgeschwindigkeit bewegen oder abbremsbar sind.
Für Licht in dielektrischen Medien ist dies schoneinmal nicht erfüllt, da ist die Gruppengeschwindigkeit stets kleiner der Vakuumlichtgeschwindigkeit. Das interessante ist, dass das Licht außerhalb des dielektrischen Mediums wieder Vakuumlichtgeschwindigkeit hat. Ich würde das so ausdrücken, dass wegen der verschwindenden Ruhemasse die Beschleunigung auf Grund der Energieerhaltung instantan erfolgen kann. |
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 25. Apr 2012 19:57 Titel: |
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| Chillosaurus hat Folgendes geschrieben: | Nein, Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen haben immer eine Masse.
Denn:
E=hf=mc²
(m Masse, f Frequenz, E Energie) |
Das ist leider falsch. Die Masse eines Photons ist 0. Zumindest, wenn man die Masse eines Teilchens in der üblichen Weise definiert. Bei dieser Definition ist die Masse ein Skalar. Einsteins Formel gilt dann nur in dem Bezugssystem, in dem die Masse ruht.
Siehe hier:
http://www.physikerboard.de/topic,25652,-weitverbreiteter-bloedsinn.html
| Chillosaurus hat Folgendes geschrieben: |
Die Frage wäre eher, ob Teilchen ohne Ruhemasse sich stets mit Vakuum-Lichtgeschwindigkeit bewegen oder abbremsbar sind.
Für Licht in dielektrischen Medien ist dies schoneinmal nicht erfüllt, da ist die Gruppengeschwindigkeit stets kleiner der Vakuumlichtgeschwindigkeit. Das interessante ist, dass das Licht außerhalb des dielektrischen Mediums wieder Vakuumlichtgeschwindigkeit hat. Ich würde das so ausdrücken, dass wegen der verschwindenden Ruhemasse die Beschleunigung auf Grund der Energieerhaltung instantan erfolgen kann. |
Wenn ein masseloses Teilchen mit Unterlichtgeschwindigkeit unterwegs sein könnte, dann könnte ich mich nach der SRT als massebehafteter Körper in ein Bezugssystem beschleunigen, in dem das Teilchen ruhen würde. Dann sähe ich neben mir ein ruhendes Teilchen mit Masse 0. Das kann eigentlich nicht sein.
Im Falle von Licht, das mit Unterlichgeschwindigkeit durch dielektrische Medien unterwegs ist, herrscht ja eine ständige Wechselwirkung zwischen der elektromagnetischen Strahlung des Lichtes und den Atomen in der Materie. Ich kann Licht in diesem Fall schlecht als einzelnes, masseloses Photon beschreiben. Vielmehr rechnen die Physiker in so einem Fall mit vielen virtuellen Photonen, um die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie näherungsweise darzustellen. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 25. Apr 2012 20:18 Titel: |
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| Uriezzo hat Folgendes geschrieben: | [...] Wenn ein masseloses Teilchen mit Unterlichtgeschwindigkeit unterwegs sein könnte, dann könnte ich mich nach der SRT als massebehafteter Körper in ein Bezugssystem beschleunigen, in dem das Teilchen ruhen würde. Dann sähe ich neben mir ein ruhendes Teilchen mit Masse 0. Das kann eigentlich nicht sein.
Im Falle von Licht, das mit Unterlichgeschwindigkeit durch dielektrische Medien unterwegs ist, herrscht ja eine ständige Wechselwirkung zwischen der elektromagnetischen Strahlung des Lichtes und den Atomen in der Materie. [...] |
Unten schreibst du, dass Licht in dielektrischen Medien auf Grund der Wechselwirkung mit der Materie langsamer als Vakuumlichtgeschwindigkeit und oben behauptest du, dass dies nicht sein könnte.
Wodurch wird eigentlich festgelegt, dass sich massenlose Teilchen im Vakuum nicht mit Unterlichtgeschwindigkeit ausbreiten können? |
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w.bars
Anmeldungsdatum: 24.07.2006
Beiträge: 202
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| w.bars Verfasst am: 25. Apr 2012 21:32 Titel: |
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Es mag ja schon spät sein, aber war das nicht andersherum, also
"wenn mit lichtgeschwindoigkeit => dann masselos?"
vom umkehren des folgepfeils hab ich noch nie was gehört.
w.bars |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 25. Apr 2012 22:57 Titel: |
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| Chillosaurus hat Folgendes geschrieben: | | Wodurch wird eigentlich festgelegt, dass sich massenlose Teilchen im Vakuum nicht mit Unterlichtgeschwindigkeit ausbreiten können? |
Durch die Bewegungsgleichung.
Die Bewegungsgleichung masseloser Teilchen enthält einen Term der Form
)
(o.ä. für Spinoren etc.)
Die Charakteristiken dieser Gleichung = die Raumzeitkurven entlang derer sich eine Wellenfront ausbreitet erfüllen die Gleichung x=ct.
Für die Impulse gilt
^2 + (mc^2)^2 \;\Rightarrow\; E = pc)
was letztlich der Fouriertransformation der o.g. Wellengleichung entspricht.
Ich denke, man kann auch Symmetrieargumente zu Rate ziehen.
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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. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 25. Apr 2012 23:08 Titel: |
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TomS
könntest du das noch etwas genauer ausführen?
Mit Bewegungsgleichung meinst du
 ?
Danke. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 25. Apr 2012 23:50 Titel: |
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Ich sollte für
statt "Bewegungsgleichung" besser "Feldgleichung" sagen. In der Form tritt das dann z.B. auf masselose Spin-0 Bosonen (=> Klein-Gordon-Gleichung) oder Spin-1 Bosonen (=> Maxwellsche Gleichungen und Verwandte) zu.
Die Fouriertransformation liefert einen Term der Form
}(p^2-m^2))
was letztlich
(c=1) entspricht. Insofern hängen Teilchen- und Wellenbild miteinander zusammen. Die Feldgleichungen bleiben dann auch in der QFT gültig.
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 26. Apr 2012 07:53 Titel: |
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| Chillosaurus hat Folgendes geschrieben: | Unten schreibst du, dass Licht in dielektrischen Medien auf Grund der Wechselwirkung mit der Materie langsamer als Vakuumlichtgeschwindigkeit und oben behauptest du, dass dies nicht sein könnte.
Wodurch wird eigentlich festgelegt, dass sich massenlose Teilchen im Vakuum nicht mit Unterlichtgeschwindigkeit ausbreiten können? |
Der Unterschied ist, dass, wenn Licht bzw elektromagnetische Strahlung durch dielektrische Medien geht, ich das Licht schlecht als einzelne, masselose Teilchen, also Photonen, beschreiben kann. Ich darf mir das eben nicht so vorstellen, als wenn Photonen irgendwie abgebremst würden in dem Moment, in dem sie in Materie eindringen.
Was in der Materie geschieht, ist vielmehr eine ständige Wechselwirkung zwischen elektromagnetischem Feld und den Elektronen und Kernen der Atome. Wenn ich das theoretisch in der QED beschreiben würde, müsste ich das durch einen ständigen Austausch von Photonen zwischen Feld und den Elektronen und Kernen der Materie tun. Ein einzelnes Photon "überlebt" da nicht lange, sondern wird rasch absorbiert und ein neues emittiert. Allerdings ist es sehr komplex, dieses Verhalten auf der Ebene der QED zu beschreiben und zu berechnen, so dass man sich meist mit klassischer Elektrodynamik aushilft.
Wenn ich das Verhalten mit Hilfe von Photonen beschreiben will, dann bewegen sich die einzelnen Photonen dabei immer noch mit c. Eine Ausnahme gibt es allerdings: In der QED treten sogenannte "virtuelle" Photonen auf. Das sind Photonen, die sehr kurzlebig sind, die ich nicht eigentlich detektieren und nachweisen kann, die ich vielmehr lediglich für mein Modell benötige, um die Wechselwirkung zu beschreiben. Diese virtuellen Photonen können sich dabei mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit mit Über- oder Unterlichtgeschwindigkeit bewegen. Allerdings sind diese virtuellen Photonen nicht wirklich als Teilchen im eigentlichen Sinne anzusehen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 26. Apr 2012 08:04 Titel: |
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| Uriezzo hat Folgendes geschrieben: | | [Die] virtuellen Photonen können sich dabei mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit mit Über- oder Unterlichtgeschwindigkeit bewegen. |
Das leitest du aus der Struktur des Feynman-Propagators oder anderer Greens-Funktionen ab?
Ja, das ist ein seltsames Verhalten, aber wie du richtig schreibst, tritt das nicht für physikalische Matrixelemente auf, sondern nur im mathematischen Formalismus für unphysikalische off-shell Beiträge unter dem Integral. Nach der Integration is alles wieder OK und die physikalischen Greensfunktionen sind exakt Null außerhalb des Lichtkegels.
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 26. Apr 2012 10:18 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Das leitest du aus der Struktur des Feynman-Propagators oder anderer Greens-Funktionen ab?
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So wie ich es verstanden haben, kommen diese "off mass shell" virtuelle Teilchen in etwa so zustande:
Der Feynmanpropagator, der die Wahrscheinlichkeitsamplitude beschreibt, mit der ein Teilchen mit einer bestimmten Energie/Impuls unterwegs ist, wird im Falle virtueller Teilchen ja über alle Werte von Energie und Impuls integriert.
Wieso?
Energie und Impuls von virtuellen Teilchen sind keine Eingangs- oder Ausgangsparameter; ich kann sie nicht messen --> daher tragen in der Quantenmechanik alle möglichen Werte zu der Gesamtwahrscheinlichkeitsamplitude bei.
Bei dieser Integration wird die "on mass shell" Bedingung  nicht eigens erzwungen. Es kommt also zu Beiträgen in dem Integral, die von "Teilchen" herrühren, bei denen diese Bedingung nicht erfüllt ist, die also "off mass shell" unterwegs sind (was man so deuten kann, dass sie im Falle masseloser Teilchen mit Unter- oder Überlichtgeschwindigkeit unterwegs sind). Der weitaus größte Beitrag zu dem Integral (Peak) stammt allerdings immer noch von Teilchen, die "on mass shell" sind, da der Feynmanpropagator an dieser Stelle in der Regel einen Pol besitzt. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 26. Apr 2012 23:56 Titel: |
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ja, so kann man das sagen; man kann denm Propagator auch im Ortsraum berechnen und stellt fest, dass er außerhalb des Luichtkegels nicht identisch verschwindet
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