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Fermionen mit Spin 1/2
 
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seeker_12
Gast





Beitrag seeker_12 Verfasst am: 12. Mai 2013 11:54    Titel: Fermionen mit Spin 1/2 Antworten mit Zitat

Hallo zusammen,

Stephen Hawking benutzt zur Verbildlichung eines Teilchens mit Spin 1/2 die Formulierung, daß sich dieses Teilchen 2x um die eigene Achse drehen muß, um wieder identisch auszusehen. "aussehen" ist natürlich nicht zu überprüfen. "Eigendrehimpuls" würde auch irgendwie eine Rotation um die eigene Achse voraussetzen.

Wie kann ich mir also am besten einen Spin 1/2 h visualisieren, was sagt dieses über ein Teilchen aus, im Gegensatz zu z.B. dem Spin 1 eines Photons ?

Danke für Hilfestellung
seeker_12
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14064

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Mai 2013 12:50    Titel: Antworten mit Zitat

Die Idee von Hawking ist eine direkte Umsetzung der Mathematik der Rotationen R. Üblicherweise gilt für eine Drehung



Angewandt auf Spin 1/2 Fermionen gilt jedoch




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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.
seeker_12
Gast





Beitrag seeker_12 Verfasst am: 12. Mai 2013 13:02    Titel: Antworten mit Zitat

Danke. D.h. sie rotieren also wirklich ?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14064

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Mai 2013 13:06    Titel: Antworten mit Zitat

Nein.

Es geht nicht um die Rotation des Fermions, so dass daraus der Spin entsteht, sondern darum, was geschieht, wenn man das Bezugssystem rotiert, aus dem heraus man das Fermion betrachtet.

Stell dir Zifferblatt und Zeiger einer Uhr vor. Der Zeiger rotiert. Du kannst aber auch die Uhr "von außen" als ganzes rotieren, diese also aus unterschiedlichen Winkeln betrachten.

Im Falle der Fermionen kannst du letzteres ebenfalls tun (dafür steht mein R), allerdings darfst du dir nicht mehr vorstellen, dass da etwas wirklich rotiert; also kein Zeiger im eigtl. Sinne.

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seeker_12
Gast





Beitrag seeker_12 Verfasst am: 12. Mai 2013 13:25    Titel: Antworten mit Zitat

Danke, Du kannst prima erklären, kann man bei Dir privat Nachhilfe beziehen ? Lehrer

Also es würde bedeuten, wenn ich mich auf fermionengröße schrumpfen würde und auf einer beliebigen kugelbahn um das Fermion laufen würde, dann würde es erst nach zweimal umrunden (also 2* 2pi) wieder denselben wert annehmen, also gleich "aussehen" ? Was würde ich nach 1x umrunden wahrnehmen ?

Danke
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 14064

Beitrag TomS Verfasst am: 12. Mai 2013 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Na ja, es handelt sich um Quanenzustände, von Aussehen kann man da nicht sprechen.

Nach einmaliger Rotation um 360 Grad entsteht ein -1, also das negative des ursprüngliche Quantenzustandes.

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D2



Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723

Beitrag D2 Verfasst am: 12. Mai 2013 14:31    Titel: Re: Fermionen mit Spin 1/2 Antworten mit Zitat

seeker_12 hat Folgendes geschrieben:
Wie kann ich mir also am besten einen Spin 1/2 h visualisieren?
1.Gar nicht.
2.Oder du denkst an unsere Sonne die sich in Zustand einer differentiellen Rotation befindet.
" Die Umlaufperiode von Sonnenflecken in der Äquatorregion betrug etwa 24 Tage, von jenen in höheren Breiten etwa 31 Tage."
Wenn die Rotationgeschwindihkeit in Äquatorebene doppelt so schnell wäre wie die Rotationsgeschwindigkeit an den Polen, dann bräuchte man exakt 2 Umdrehungen um gleichen Zustand zu erreichen, also 720° anstatt 360°.
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenrotation

Das Problem ist, dass die Elementarteilchen in der Theorie punktuell und starr angesehen werden. Keiner hat versucht diese Statrrheit durch eine reele Rotation zu erklären(stell dir eine Fahrradkette die frei rotiert for, die ist extrem starr).
Antwort 2 ist reinste Spekulation und wissenschaftlich nicht belegt!

_________________
Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen.
seeker_12
Gast





Beitrag seeker_12 Verfasst am: 12. Mai 2013 16:36    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Erklärungen. Wie ist es begründet, daß die massetragenden Teilchen alle einen spin 1/2 haben, während die kräftetragenden Teilchen spin >1 ausweisen ? Oder sind sie massetragend, weil sie spin 1/2 haben ?

Falls es haltbar ist, daß z.B. ein Elektron eine punktladung darstellt (könnte ja auch sein daß es unterhalb der Plancklänge eine >0D-Struktur gibt, die uns verborgen ist), wie/wo manifestiert sich dann die Ladung im/am Teilchen ?

Danke vorab,
seeker_12
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8228

Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. Mai 2013 08:09    Titel: Antworten mit Zitat

seeker_12 hat Folgendes geschrieben:
Danke für die Erklärungen. Wie ist es begründet, daß die massetragenden Teilchen alle einen spin 1/2 haben, während die kräftetragenden Teilchen spin >1 ausweisen ? Oder sind sie massetragend, weil sie spin 1/2 haben ?

Es gibt auch Teilchen, die nicht Spin 1/2 haben und trotzdem eine Masse; Higgs (Spin 0), W- und Z-Bosonen (Spin 1) als elementare Teilchen, und dann noch etliche zusammengesetzte: Pionen, Kaonen,.... (Spin 0) und rho, J/Psi,.... (Spin 1) und viele mehr.

Die Aufteilung in "Materie-Teilchen" und "Kraft-Teilchen" ist letztlich einfach dadurch, dass wir aus Protonen,Neutronen und Elektronen bestehen und die 'Kräfte', die wir spüren, in einer gewissen Näherungsrechnung zur ersten Ordnung durch Eichbosonen 'vermittelt' werden, d.h. sie liefern in dieser Rechnung den groessten Beitrag.
(Ich weiss, dass das keine gute Begründung ist, aber 'Warum'-Fragen sind in der Physik in der Regel nicht (gut) zu beantworten, nur 'Wie'-Fragen.)
seeker_12
Gast





Beitrag seeker_12 Verfasst am: 15. Mai 2013 08:56    Titel: Antworten mit Zitat

danke dir, hat mir geholfen.
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