Myonenexperiment

Woaze · Gast

Ich habe einen Knoten im Hirn, bitte helft mir.

Folgendes Problem:

Myonen zerfallen nach 1,5mys (wenn sie ruhen)
Die Myonen bewegen sich relativ zu uns und wir messen, dass sie nach 43mys zerfallen. Mit Relativitätstheorie kommt eine Eigenzeit von genau 1,5 mys raus . Bewegte myonen gehen lansamer;-)

Jetzt kann man natürlich auch noch den scheinbaren Widerspruch aus Sicht des myon mit Längenkontraktion erklären.

Aber was läuft hier falsch?

Aus Sicht des Myons bewegen wir uns ja, das Myon zerfällt dabei in ihrer Eigenzerfallszeit und weiß aber auch dass bei uns diese zeit noch nicht vergangen ist. Also warum ist es dann zerfallen? Gleichzeitigkeit ???? Denkt also das Myon, dass wir meinen, dass es kürzer lebt???

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

Nur nebenbei, die Lebensdauer von Myonen ist 2.2µs, nicht 1.5µs. Aber jetzt zur Frage:
1. Sichtweise Labor:
Myonen fliegen eine gewisse Strecke bevor sie zerfallen. Da für uns im Labor die Zerfallszeit der bewegten Myonen länger ist als die 2.2µs, das ist die Zeitdilatation. Darum fliegen die Teilchen also auch weiter, sagen wir eine Strecke s, für die also gilt s > v*2.2µs.
2. Sichtweise Myonen:
Wie können die Myonen also in ihrem eigenen System diese längere Strecke s>v*2.2µs überwinden, denn in ihrem Ruhesystem zerfallen sie ja schon nach 2.2µs? Die Antwort ist: Die Myonen zerfallen zwar schon nach 2.2µs in ihrem System, aber die Strecke s' in dem auf sie zurasenden Labor ist kleiner als s. Das ist genau die Lorentzkontraktion.

War das halbwegs verständlich?

Myon_Robert · Gast

Ich glaube, das Problem ist noch nicht gelöst. Klar, per Längenkontraktion lässt sich das aus Sicht des Myons erklären. Nun vergeht die Zeit im Labor aus Sicht des Myons aber langsamer. Demnach zerfällt das Myon schon in seiner Eigenzeit, obwohl im Labor diese Zeit noch gar nicht abgelaufen ist.

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Doch, das lässt sich durch die Relativität der Gleichzeitigkeit erklären.

Stell dir vor im Labor sind synchronisierte Uhren entlang der Flugbahn des Myons aufgestellt und die Uhr an der Stelle, wo das Myon erzeugt wird, soll in diesem Moment gerade 0 anzeigen.

Sichtweise Labor:
Durch die Zeitdilatation wächst die Lebensdauer von 2.2 µs auf, sagen wir 4 µs an. D.h. das Myon zerfällt gerade an der Uhr, die 4 µs anzeigt.

Sichtweise Myon:
Da die Uhren im Laborsystem synchronisiert wurden, sind sie im System des Myons nicht synchronisiert, sondern gehen entlang der Flugbahn immer ein Stückchen vor. Die Reise beginnt an der Uhr am Start als diese 0 anzeigt. Nach der Lebensdauer des Myons von 2.2 µs zerfällt das Myon. Jede Uhr läuft zwar aus der Sicht des Myons langsamer, aber da die Uhren entlang der Flugbahn immer ein Stückchen vorgehen, zeigt die Uhr, die in diesem Moment an Myon vorbeifliegt als es zerfällt, ebenfalls 4 µs an. In Übereinstimmung mit der Beschreibung im Laborsystem.

Myon_Robert · Gast

Super! Das erklärt das Problem wirklich gut, danke!