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Grund der Radioaktivität
 
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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 05. Mai 2016 10:55    Titel: Grund der Radioaktivität Antworten mit Zitat

Hallo ihr Wissenden,

wollte heute den Grund der Radioaktivität nachlesen und wunderte mich, dass Wikipedia dieses Thema geheim hält oder einfach nicht weiss unter dem Stichwort Radioaktivität.

Eine Überlegung wäre, dass größere Atomkerne als größeres Ziel eher von "Etwas" getroffen werden als kleinere, aber die Halbwertzeit sinkt nicht in dem Maße, wie das Atomgewicht zunimmt. So einfach ist es also nicht.

Aus der künstlichen Kernspaltung ist mir bekannt, dass Atomkerne getroffen werden.

Welche Ursache wird für den natürlichen Zerfall angenommen?

Wie wirkt die Sonnenaktivität und wie wirkt künstlicher Beschuss auf die Halbwertszeit von Elementen?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8061

Beitrag jh8979 Verfasst am: 05. Mai 2016 11:27    Titel: Re: Grund der Radioaktivität Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
dass Wikipedia dieses Thema geheim hält ..

Ja, es ist wie immer eine Verschwörung um Dich im unklaren zu halten...
Upside down Quark



Anmeldungsdatum: 13.04.2016
Beiträge: 66

Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 05. Mai 2016 11:33    Titel: Antworten mit Zitat

Ob/wie stark ein Atom radioaktiv ist, hängt tatsächlich von deutlich mehr Faktoren ab als von der Masse des Atom (die eigentlich sogar ziemlich irrelevant ist, wenn dann ist de Umfang des Atomkerns zu betrachten).
Ein entscheidender Faktor, der ohne weiteres Vorwissen analysierbar ist, ist das Verhältnis von Neutronen und Protonen (mit steigender Ordnungszahl läuft dieses gegen 1,54 : 1 (n-p)). Bei diesem Verhältnis gibt es zudem besonders "günstige" Verteilungen (viele Neutronen sind also nicht zwingend stabilisierend). Aus den verschiedenen Faktoren ergibt sich dann die Bindungsenergie, die annähernd mit betrachtet werden kann.
Weshalb besonders große Atomkerne anfälliger für radioaktiven Zerfall sind, liegt an der extrem kurzen Lebenszeit der Gluonen (Überträger der Starken Ww.).
Und die Sonne und Kernfusion ist nen Thema für sich.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8061

Beitrag jh8979 Verfasst am: 05. Mai 2016 11:45    Titel: Antworten mit Zitat

Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:

Weshalb besonders große Atomkerne anfälliger für radioaktiven Zerfall sind, liegt an der extrem kurzen Lebenszeit der Gluonen

Ist das so? ...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 05. Mai 2016 12:27    Titel: Antworten mit Zitat

Nee, das ist nicht so.

In der Kernphysik müsste man eher mit den Pionen als "effektiven Freiheitsgraden" als "Austauschteilchen" argumentieren. Ich denke aber nicht, dass das viel weiterhilft.

Eine Betrachtung der Bindungsenergie dient m.E. ebenfalls nicht als Erklärung; man müsste schon erläutern, warum gerade diese Energien beitragen.

Außerdem stimmt es nicht, dass die Radioaktivität bei schwereren Elementen zunimmt; was zunimmt ist lediglich die Häufigkeit für alpha-Zerfall.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/db/Isotopentabelle_Segre.svg/440px-Isotopentabelle_Segre.svg.png

Ich denke auch, dass man bei einer Erklärung bzgl. der unterschiedlichen Zerfallstypen (alpha-Zerfall, beta-Zerfall, gamma-Emission, p- sowie n-Emission, spontane Spaltung) unterscheiden muss.


Für beta-Zerfall, sowie p- und n-Emission dürfte die Erklärung relativ einfach sein; man betrachte einen Nukleus X sowie die mittels dieser Zerfälle erreichbaren Nuklei Y. Wenn eine der Bindungsenergien für Y größer ist als die von X, ist der Zerfall energetisch erlaubt und wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit stattfinden. Für diese Zerfallsarten reicht also m.E. die Erklärung = Berechnung der Bindungsenergien aus.

Für gamma-Emission liegt im wesentlichen die selbe Ursache wie in einem Atom vor: der Nukleus bzw. ein Nukleon befindet sich in einem angeregten Zustand und wechselt unter Aussendung eines gamma-Quants in den Grundzustand.

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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.
Jayk



Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450

Beitrag Jayk Verfasst am: 05. Mai 2016 13:21    Titel: Antworten mit Zitat

Ergänzung: https://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Weizs%C3%A4cker-Formel (das ist das, was von Upside Quark down angedeutet wurde)
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 05. Mai 2016 15:23    Titel: Antworten mit Zitat

Jayk hat Folgendes geschrieben:
Ergänzung: https://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Weizs%C3%A4cker-Formel (das ist das, was von Upside Quark down angedeutet wurde)


Da wird die Bindungs-Energie erklärt.

Meine Frage zielt aber auf die Zeit, die kommt gar nicht vor. Man könnte doch annehmen, dass ein Ereignis eintritt, wenn die Bedingungen dafür gegeben sind.

Regt denn nun ein zerfallendes Teilchen ein oder mehrere andere Teilchen an, ebenfalls zu zerfallen? Bei der Atombombe meine ich das verstanden zu haben, aber bei so dahintröpfelnden Ereignissen wie C14?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 05. Mai 2016 15:32    Titel: Antworten mit Zitat

Die Kernspaltung resultiert aus dem Einfangen eines freien Neutrons (das z.B. ebenfalls aus einer Kernspaltung stammt - Stichwort "Kettenreaktion"), wodurch der "Zwischenzustand" instabil wird und sich spaltet (es ist nicht so, dass das Neutron durch seine "Wucht" den Kern spalten würde).

Bei den von mir genannten alpha-, beta- und gamma-Zerfälle liegt jedoch kein konkretes Ereignis bzw. Auslöser vor. Der Zerfall ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit erlaubt, damit wird er auch stattfinden, und zwar spontan und rein zufällig, ohne ein "auslösendes Ereignis".


In der Kernphysik ist das recht kompliziert; in der Atomphysik ist das wesentlich leichter zu berechnen. Präpariere ein Wasserstoffatom in einem angeregten Zustand n > 1, l > 0; damit ist der Dipolübergang in einen Zustand n' < n, l' = l - 1 energetisch sowie bzgl. weiterer Regeln erlaubt. Die Berechnung des Übergangsmatrixelements ist recht einfach; daraus folgt dann die Übergangswahrscheinlichkeit pro Zeit. Ein "auslösendes Ereignis" existiert nicht.

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1725
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Beitrag Brillant Verfasst am: 05. Mai 2016 15:50    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ein "auslösendes Ereignis" existiert nicht.


Mhh ... also wenn ich jetzt sehr verschiedene radioaktive Elemente in molekularer oder gar atomarer Struktur mische und das Gemisch in einen Behälter fülle, zieht jedes Element "seine" Halbwertzeit durch ohne sich von den Alpa- Beta- und sonstigen Störungen der Nachbarn beeindrucken zu lassen?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 05. Mai 2016 16:07    Titel: Antworten mit Zitat

In guter Näherung - ja.

Alpha-Teilchen können ggf. andere Kernreaktionen induzieren.

Aber es geht im Grunde um etwas anderes: ein isolierter Atomkern kann zerfallen, ohne dass dafür ein Auslöser existiert.

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1725
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Beitrag Brillant Verfasst am: 07. Mai 2016 20:37    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Aber es geht im Grunde um etwas anderes: ein isolierter Atomkern kann zerfallen, ohne dass dafür ein Auslöser existiert.


Es ist ja fast unmöglich, die Nicht-Existenz von Etwas zu beweisen. Wäre die Aussage wissenschaftlich korrekt, dass die Ursache noch nicht gefunden wurde?

Wenn zum Beispiel beobachtet wird, dass eine Galaxie schneller kreist als es mit den bekannten Regeln erklärbar ist, wird dann gesagt, es gibt dafür keinen Grund? Nee, in dem Fall proklamiert einen Grund, der aber noch nicht gefunden wurde.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 07. Mai 2016 21:55    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Aber es geht im Grunde um etwas anderes: ein isolierter Atomkern kann zerfallen, ohne dass dafür ein Auslöser existiert.


Es ist ja fast unmöglich, die Nicht-Existenz von Etwas zu beweisen. Wäre die Aussage wissenschaftlich korrekt, dass die Ursache noch nicht gefunden wurde?

Der radioaktive Zerfall folgt nachgewiesenermaßen rein statistischen Gesetzmäßigkeiten, d.h. er verhält sich eben gerade so, dass kein weiterer Auslöser angenommen werden muss. Wie soll den ein konkreter Auslöser aussehen, der sich rein statistisch verhält? Inwiefern kann er sich von reinem Zufall unterscheiden, also nicht rein zufällig sein, jedoch der Statistik des reinen Zufalls folgen?

Es ist so wie mit dem dümmsten anzunehmenden Schüler, der auf geschlossene Fragen bzw. Fragen mit zwei Antwortalternativen immer zu 50% richtig liegt. Wie soll er beweisen, dass er nicht blind rät, sondern dass er tatsächlich etwas weiß? Es wird ihm nicht gelingen.

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willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 310

Beitrag willyengland Verfasst am: 07. Mai 2016 22:00    Titel: Antworten mit Zitat

@Brillant:
Ich habe mir folgende "Laien"-Erklärung zurecht gelegt:
Im Atomkern gilt ja die Quantentheorie, da ist alles "unscharf".
Und wenn die Energiebarrieren günstig genug sind, was bei großen Kernen der Fall ist, dann kann so ein Alphateilchen auch mal durch die Energiebarriere tunneln. Da das aber ein Quanteneffekt ist, kann man nicht vorhersagen, wann es tunnelt. Die Halbwertszeit ist also ein Maß für die Tunnelwahrscheinlichkeit.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1725
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 07. Mai 2016 22:44    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Der radioaktive Zerfall folgt nachgewiesenermaßen rein statistischen Gesetzmäßigkeiten, d.h. er verhält sich eben gerade so, dass kein weiterer Auslöser angenommen werden muss.


Nehmen wir mal ein Schrotgewehr und verschieden große Tontauben. Das Gewehr wird pro Stunde einmal abgefeuert, die meisten Schrotkugeln treffen nichts.

Ein Beobachter, der die getroffenen Tontauben auswertet ohne den Grund ihrer Zerstörung zu kennen, dürfte sehr wohl eine statistische Gesetzmäßigkeit erkennen.

1. Je länger die Zeit vergeht, desto weniger Tauben werden getroffen. Logisch, sind ja auch immer weniger da. Das nennt man Halbwertzeit.

2. Die größeren Tauben werden öfter getroffen als die kleinen.

Wenn der hier nun erklären würde, der Zerfall der Tauben hätte keine Ursache, weil das statistisch so wunderbar aufgeht, hätte der doch einen an der Marmel, oder?

TomS hat Folgendes geschrieben:
Wie soll den ein konkreter Auslöser aussehen, der sich rein statistisch verhält?


Lass 100 Schrotkugeln mal gleichmäßig eine Fläche von 100 qm bestreuen. Dann ist statistisch anzunehmen, dass ein qm bei 50 Schuss auch 50 Löcher hat. Nun seien auf diesen 100 qm größere und kleinere "Ziele" verteilt. Vermutlich wäre es statistisch anzunehmen, dass doppelt so große Ziele auch doppelt so oft getroffen werden.

Und die Anzahl der Treffer dürfte statistisch mit der Dichte der Ziele (Anzahl auf der Fläche) und der Häufigkeit der Schüsse zu erklären sein. Die Dichte der Ziele nimmt ab, die Treffer werden bei jedem Schuss seltener.
Upside down Quark



Anmeldungsdatum: 13.04.2016
Beiträge: 66

Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 07. Mai 2016 23:06    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
, der Zerfall der Tauben hätte keine Ursache

Es geht nicht darum, dass der Zerfall keine Ursache hat, dies hat er sehr wohl, in Form von quantenmechanischen Gesetzmäßigkeiten. Die Aussage war, dass es keinen direkte Auslöser für den Vorgang gibt.
'willyengland' hat das ja bereits ziemlich grob angedeutet (für den alpha-Zerfall).
Im Weiterem denke ich nicht, dass es sinnvoll ist zu versuchen sich diese Progressionen bildlich vorzustellen (wie amüsant deine Analogie auch war).
M.A.n. sind alle qm. Vörgange auf die Unschärferelation zurückzuführen - ebenso Kernzerfälle. Wenn Du wirklich versuchst dies nachzuvollziehen, fang damit an.
Upside down Quark



Anmeldungsdatum: 13.04.2016
Beiträge: 66

Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 07. Mai 2016 23:23    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Es ist so wie mit dem dümmsten anzunehmenden Schüler, der auf geschlossene Fragen bzw. Fragen mit zwei Antwortalternativen immer zu 50% richtig liegt. Wie soll er beweisen, dass er nicht blind rät, sondern dass er tatsächlich etwas weiß? Es wird ihm nicht gelingen.

Gefällt mir tatsächlich aber auch nicht als Erläuterung; Du setzt hier prinzipiell voraus, dass die Resultate auf reinem Zufall basieren. Eine Begründung sollte dies jedoch erst als Konsequenz erreichen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 08:41    Titel: Antworten mit Zitat

Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Es ist so wie mit dem dümmsten anzunehmenden Schüler, der auf geschlossene Fragen bzw. Fragen mit zwei Antwortalternativen immer zu 50% richtig liegt. Wie soll er beweisen, dass er nicht blind rät, sondern dass er tatsächlich etwas weiß? Es wird ihm nicht gelingen.

Gefällt mir tatsächlich aber auch nicht als Erläuterung; Du setzt hier prinzipiell voraus, dass die Resultate auf reinem Zufall basieren. Eine Begründung sollte dies jedoch erst als Konsequenz erreichen.

Es geht mir nicht um eine Begründung oder einen Beweis dafür, dass ein rein statistisches Verhalten ohne tiefere Ursache existiert. Es geht mir um die Fragestellung, wie ein zugrundeliegenden Mechanismus aussehen könnte und wie man dessen Wirken von reinem Zufall unterscheiden könnten, also um ein Argument gegen den Zufall. Um wissenschaftlich vorzugehen, müsste der zugrundeliegende Mechanismus entweder selbst erkennbar werden (so wie bei den Tontauben) oder er müsste letztlich zu abweichenden Vorhersagen führen. Andernfalls sehe ich keinen Grund, an seine Existenz zu glauben.

Dieses Problem hat auch der Schüler: welchen Grund sollte der Lehrer haben, zu glauben, dieser habe tatsächlich gelernt und könne immerhin 50% der Fragen korrekt beantworten, wenn der Schüler doch durch reines Raten den selben Erfolg erzielen kann?

Es gibt zwei quantenmechanische Interpretationen, die nicht-statistisch sondern rein deterministisch sind: deBroglie-Bohm und die Everettsche "Many-Worlds" Interpretation. DeBroglie-Bohm ist m.W.n. immer noch nicht auf Quantenfeldtheorien anwendbar, d.h. das Zerfalls- und Erzeugungsprozesse in diesem Rahmen nicht beschrieben werden können. Die Everettsche Interpretation erklärt das Auftreten von zufälligen Ereignissen in einer deterministischen Theorie, jedoch völlig anders und ebenfalls ohne eigentliche Ursache; ich habe eine große Sympathie für diese Interpretation, möchte den Thread jedoch nicht in eine falsche Richtung lenken.

Meine Meinung ist, dass so lange kein Mechanismus gefunden ist bzw. so lange nicht zumindest eine Abweichung von den statistischen Aussagen der QM nachgewiesen ist, kann und darf ich an die QM glauben und muss nicht einem Mechanismus anhängen, für den es keinerlei Anzeichen gibt. Ich habe jedoch nichts dagegen, dass Forscher nach einer unterlagerten, deterministischen Theorie suchen und den Zufall quasi erklären wollen.
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11573

Beitrag franz Verfasst am: 08. Mai 2016 09:46    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ich habe jedoch nichts dagegen, dass Forscher nach einer unterlagerten, deterministischen Theorie suchen und den Zufall quasi erklären wollen.

Stimmt, aber eine Bedingung würde ich an eine solche Theorie gern stellen: Schönheit / Eleganz / Minimalismus.
Und: gibt es irgendwo strengen Determinismus, oder gaukelt uns die makroskopische Welt den nur vor?
grübelnd
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 10:18    Titel: Antworten mit Zitat

franz hat Folgendes geschrieben:
Und: gibt es irgendwo strengen Determinismus, oder gaukelt uns die makroskopische Welt den nur vor?

gemäß Everett et al. ist die Welt einschließlich der Quantenebene vollständig deterministisch

(und die Theorie ist sogar noch etwas minimalistischer als die QM gem. der Axiome von Neumanns :-)
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 10:19    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Ich habe jedoch nichts dagegen, dass Forscher nach einer unterlagerten, deterministischen Theorie suchen und den Zufall quasi erklären wollen.


Na endlich jemand, der das Hinterfragen bekannter Regeln toleriert. Die Frage nach der Ursache des atomaren Zerfalls beschäftigt aber auch Wissenschaftler, nicht nur Laien wie mich (Google-Suche neutrinos halbwertzeit):

Zitat:
[1] Physiker der Ohio State University sorgten kürzlich für Aufsehen, als sie die universelle Konstanz der Halbwertszeit infrage stellten. Sie hatten über mehrere Jahre hinweg den radioaktiven Zerfall von Chlor-36 beobachtet und dabei jahreszeitliche Schwankungen der Halbwertszeit beobachtet.
...
Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt in Braunschweig (PTB) haben mit Präzisionsexperimenten nachgewiesen, dass es beim Zerfall von Chlor-36 keine periodischen Schwankungen gibt. Die Beobachtung der amerikanischen Kollegen erklären sie mit Messfehlern.

Die Welt, 08.10.14


Zitat:
[2] Einfluss der Sonne auf radioaktiven Zerfall?

... die Physiker Jere Jenkins und Ephraim Fischbach von der Purdue Universität und Peter Sturrock von Stanford. Sie gehen sogar noch weiter, sie unterstellen den Neutrinos nicht nur eine starke Wirkung, sie sollen auch gleich noch ein weiteres Prinzip der Physik brechen, nämlich dass die Wahrscheinlichkeit von radioaktivem Zerfall konstant ist.

Die Wissenschaftler stellen nun die Hypothese auf, dass diese Neutrinos auf bisher unbekannte Weise mit radioaktiven Elementen auf der Erde reagieren und die Zerfallraten verändern.

(Anmerkung von mir: Kritik folgt, es wird aber nicht bestritten, dass nach dem Grund der Radioaktivität geforscht wurde. So unstrittig kann also die Erklärung nicht sein, dass keine Ursachen vorliegen können.)

Grafik unten: Es gibt eine eindeutige Korrelation mit der Jahreszeit, was die Autoren als Hinweis darauf werten, dass es eine Korrelation mit der Entfernung der Erde von der Sonne geben müsse.

scilogs.de 31. August 2010



radio_zerfall_sonnenentfernung.gif
 Beschreibung:
 Dateigröße:  49.53 KB
 Angeschaut:  1213 mal

radio_zerfall_sonnenentfernung.gif


ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 2248

Beitrag ML Verfasst am: 08. Mai 2016 10:42    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

TomS hat Folgendes geschrieben:

Dieses Problem hat auch der Schüler: welchen Grund sollte der Lehrer haben, zu glauben, dieser habe tatsächlich gelernt und könne immerhin 50% der Fragen korrekt beantworten, wenn der Schüler doch durch reines Raten den selben Erfolg erzielen kann?

Irgendwas stimmt bei dem Vergleich noch nicht mit den konkreten Prozentangaben:

Wenn der Schüler gelernt hat, müsste er statistisch gesehen mehr als 50% der Fragen richtig beantworten können. x% sind richtig, weil er gelernt hat, und weitere 1/2*(100-x)% sind zufällig richtig.


Viele Grüße
Michael
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1725
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 10:51    Titel: Antworten mit Zitat

Wie wird eigentlich die Zeit gemessen, wenn man die Halbwert-"Zeit" ermittelt?

Ich lese mal den Artikel der Physikalisch-technische Bundesanstalt genau durch ...

Zitat:
Altes Schulbuchwissen neu bestätigt: Zerfallsraten radioaktiver Stoffe sind konstant

Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt haben nun nachgemessen ... Das Ergebnis: Die Messergebnisse der PTB schwanken deutlich weniger und ergeben keinen Hinweis auf eine jahreszeitliche Abhängigkeit bzw. die Einwirkung solarer Neutrinos.

... Mittlerweile sind die Daten einer weiteren Messreihe – diesmal für das Strontium-Isotop 90Sr – ausgewertet und zur Veröffentlichung eingereicht worden, und auch hier zeigen selbst aufwendige Analysemethoden keinen Hinweis auf jahreszeitliche Schwankungen.

(Meine Anmerkung: Keine Angaben zur Art der Zeitmessung gefunden)

=17&tx_news_pi1[controller]=News&tx_news_pi1[action]=detail&tx_news_pi1[day]=1&tx_news_pi1[month]=10&tx_news_pi1[year]=2014&cHash=72ee5fdd1324fcb67935b8aaabfa3a9e]PTB 01.10.2014


Link funktioniert nicht, hier der Versuch die URL als Text darzustellen:
https://www.ptb.de/cms/en/gateways/einzelansicht.html?tx_news_pi1[news]=17&tx_news_pi1[controller]=News&tx_news_pi1[action]=detail&tx_news_pi1[day]=1&tx_news_pi1[month]=10&tx_news_pi1[year]=2014&cHash=72ee5fdd1324fcb67935b8aaabfa3a9e

Und dann die Erklärung aus demselben Hause, wie Atomuhren funktionieren:

Zitat:
Das Besondere einer Atomuhr liegt nun darin, den Takt von einzelnen, freien Atomen abzuleiten, was im Prinzip mit verschiedenen Elementen möglich ist. Das Isotop Caesium-133 erwies sich als besonders geeignet, weil man mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine hoch-genaue und zugleich betriebssichere und kompakte Uhr bauen kann.
...
Seite 27: Eine detaillierte Auflistung aller möglichen „störenden“ Effekte wird im sog. Unsicherheitsbudget einer (primären) Uhr angegeben. Dieses Unsicherheitsbudget enthält die quantitative Abschätzung aller Effekte, die zu einer Abweichung der realisierten Übergangsfrequenz von der in ungestörten, ruhenden Atomen zu erwartenden führen. Da man die relevanten physikalischen Parameter und auch die theoretischen Beziehungen nur unvollkommen kennt, ist eine solche Abschätzung mit einer Unsicherheit behaftet.

PDF-Datei


Klingt für mich so, als würde man eine Schwankung der Erdanziehung mit Hilfe einer Pendeluhr widerlegen wollen, die selbst von der Schwankung betroffen wäre ...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 12:03    Titel: Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:

Dieses Problem hat auch der Schüler: welchen Grund sollte der Lehrer haben, zu glauben, dieser habe tatsächlich gelernt und könne immerhin 50% der Fragen korrekt beantworten, wenn der Schüler doch durch reines Raten den selben Erfolg erzielen kann?

Irgendwas stimmt bei dem Vergleich noch nicht mit den konkreten Prozentangaben:

Wenn der Schüler gelernt hat, müsste er statistisch gesehen mehr als 50% der Fragen richtig beantworten können. x% sind richtig, weil er gelernt hat, und weitere 1/2*(100-x)% sind zufällig richtig.

Das kommt auf die Strategie des Schülers an.

Nehmen wir an, er bekommt 100 Fragen gestellt, von denen er bei x die Antwort weiß und sicher ist, dass er sie weiß. Das ergibt x richtige Antworten. Hinzukommen die (100-x)/2 zufällig richtig geratenen Antworten, zusammen also x + (100-x)/2 = 50 + x/2.

Nehmen wir an, er bekommt 100 Fragen gestellt, von denen er bei jeder Frage glaubt, die Antwort zu kennen und sich auf sein Wissen verlässt. In diesem Fall wird er versuchen, alle Fragen selbst zu beantworten. Das ergibt y richtige Antworten, wobei y < 50 durchaus möglich ist. Im schlimmsten Fall weiß er keine Antwort und kommt nicht einmal darauf, dass er besser raten sollte :-)

Nehmen wir an, er bekommt 100 Fragen gestellt und weiß, dass er durchschnittlich z davon richtig beantwortet. Er entscheidet sich, einen zufälligen Teil N gemäß seines Wissens zu beantworten, den Rest, d.h. 100-N zu raten. Daraus folgt die Anzahl der zu erwartenden richtigen Antworten gemäß Nz + (100-N)/2 = 50 + N(z - 1/2). D.h. er sollte diese Strategie nicht anwenden, wenn z < 1/2 ist. Wenn er dies aus vorherigen Tests oder Übungen weiß, wird er für z < 1/2 immer die Strategie des Ratens bevorzugen, insbs. wenn z recht klein ist. Das entspräche oben einem Anteil von 50 + x/2.

Letztlich muss der Lehrer diesen Anteil von x/2 statistisch signifikant von Null unterscheiden können. Dafür gibt es dann entsprechende Konfidenzintervalle. Nehmen wir an, wir hätten einen faulen Schüler, der einen Bruchteil des Stoffes präzise lernt und für den x=1 gilt. Was wird der Lehrer denken?

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 08. Mai 2016 12:29, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
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Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 12:11    Titel: Antworten mit Zitat

@Brillant: es geht nicht darum, den Einfluss äußerer Umstände auf den Zerfall auszuschließen (es gibt derartige Einflüsse), sondern darum, den Zerfall vollständig und deterministisch über externe Einflüsse zu erklären.

Dazu müsste man eine radioaktive Probe vollständig von externen Einflüssen abschirmen und je nach Grad der Abschirmung unterschiedliche Zerfallswahrscheinlichkeiten nachweisen. Das ist offensichtlich nicht der Fall.

Natürlich funktioniert diese Abschirmung nicht für Neutrinos. Allerdings wissen wir, dass diese nur extrem schwach mit Materie wechselwirken, dass insbs. der alpha-Zerfall durch die starke WW erklärt wird und man wesentlich höhere Zerfallsraten = kürzere Lebenszeiten findet als mittels der schwachen WW bzw. Neutrinos erklärt werden könnten.

Ich denke also, dass ein stochastischen Neutrino-Background ausgeschlossen werden kann.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 12:37    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Natürlich funktioniert diese Abschirmung nicht für Neutrinos. Allerdings wissen wir, dass diese nur extrem schwach mit Materie wechselwirken, ...


Naja, das Zerfall-Ereignis von Radionukleiden ist ja auch extrem selten gegenüber den wieviel Milliarden Neutrinos, die sekündlich die Fläche meines Daumennagels durchdringen? Putzig, dass man die Unbekannten alle zählen oder abschätzen kann.

Edit: Ah ja, hier: "Jede Sekunde durchströmen 70 Milliarden Neutrinos allein den menschlichen Daumennagel"

Was weiss ich denn, wie die "strömen". Vielleicht gibt es seltene Wirbel oder sonstige Ansammlungen, die dann doch mit labilen Atomen wechselwirken. Irgend eine Wechselwirkung muss ja da sein, sonst könnte man sie nicht detektieren.

Ich will jetzt keine "Verdächtigen" neben den Neutrinos aus dem Hut zaubern. Aber von der dunklen Materie wird angenommen, dass sie zumindest gravitativ mit bekannter Materie wechselwirkt. Und auch hier wird eine Abschirmungsmöglichkeit wohl nicht erwogen.

Schließlich meine ich, dass es noch unbekannte Einflussmöglichkeiten auf die Materie gibt oder meinetwegen auf die Energie, die dann zu Materie gerinnt (Formulierung Hans-Peter Dürr). Seit wann etwa ist die Röntgenstrahlung bekannt?

Wenn ich etwa die Ziehung der Lottokugeln betrachte. Warum ist es pro Zug nur eine? Statistisch äußerst stabil. Aber nicht, weil diese Regelung den Kugeln innewohnt, sondern weil die Konstruktion des Zuggerätes als äußere Bedingung nur eine zulässt.

Mag sein, dass solche Vergleiche mit der Makrowelt kräftig hinken, aber wie sollte man sonst seinen Geist schulen, wenn nicht an bekannten Phänomenen?


Zuletzt bearbeitet von Brillant am 08. Mai 2016 12:56, insgesamt einmal bearbeitet
TomS
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Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 12:53    Titel: Antworten mit Zitat

Bei deiner Argumentation besteht ein grundsätzliches Problem: du versuchst, extrem schwache Wechselwirkungen (Neutrinos, DM, Gravitation, ...) zur Erklärung eines um Größenordnungen stärkeren Effektes (alpha-Zerfall) heranzuziehen. Dies funktioniert i.A. nicht bzw. nur sehr künstlich.

Außerdem übersiehst du, dass der radioaktive Zerfall mittels quantenmechanischer Modelle präzise berechnet werden kann. Alle diese Modelle müssten demnach reproduziert werden.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 13:07    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
du versuchst, extrem schwache Wechselwirkungen (Neutrinos, DM, Gravitation, ...) zur Erklärung eines um Größenordnungen stärkeren Effektes (alpha-Zerfall) heranzuziehen.


Wellen auf dem Ozean etwa sind extrem schwach ausgeprägt gegenüber großen Frachtschiffen. Und dennoch - ganz selten - schaukeln sie sich gegenseitig auf zu sogenannten "Kavensmännern", drücken die Scheiben auf den Brücken ein und stehen im Verdacht, Schiffe urplötzlich - ohne Absendung eines Notrufs - sinken zu lassen.

Dieses Phänomen wurde bis in die Neuzeit als "Seemannsgarn" abgetan und die Zeugen als plemplem abgestempelt. Doch durch Messungen der Wellenhöhe auf einem Bohrturm erstmalig und dann viele Satelliten-Messungen später wurde dieses Phänomen bestätigt und geht ein in die Stabilitätsauslegung des Schiffbaus.

Warum also sollte ein Strömen von Wellen oder Partikeln nicht auch solche Masse- oder Energieansammlungen aufweisen? Ich denke, die Wahrscheinlichkeit der Kavensmänner (an Afrikas Südküste) kann sehr wohl statistisch definiert werden.

Und dennoch handelt es sich nicht nur um die Eigenschaft des "ruhenden" Wassers, dazu kommt Strömung, (entgegengesetzter) Wind, die Beschaffenheit des Untergrundes und der Küstenlinie, also ein Produkt aus mehreren Attributen, die man aus der statistischen Häufigkeit allein nicht ableiten kann.
Brillant



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Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Außerdem übersiehst du, dass der radioaktive Zerfall mittels quantenmechanischer Modelle präzise berechnet werden kann. Alle diese Modelle müssten demnach reproduziert werden.


Eben nicht. Es kann keine präzise Aussage gemacht werden, wann ein bestimmtes Atom zerfällt. Ebenso wie die Wahrscheinlichkeit von "Kavensmännern" sehr wohl definiert, aber nicht für eine bestimmte geografische Koordinate vorhergesagt werden kann.

Zitat:
3.3 Neue Berechnungen zur Wahrscheinlichkeit von Monsterwellen

Die Forscher begannen sogleich eine neue Berechnung der Wahrscheinlichkeit
durchzuführen, um den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen rund um die
Monsterwellen gerecht zu werden. Deshalb wurde die Wahrscheinlichkeit auf der
Basis von den neuen Erkenntnissen und unter Berücksichtigung der neuen Daten,
neu errechnet. Die Forscher kamen zum Schluss, dass in einem schmalen und nicht
von Gauss definierten Wellenfeld, gerechnet auf 100 anormale Wellen, eine 13
prozentige Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine Monsterwelle auftritt. Die auf der
Basis der Gaussschen Normalverteilung aufbauenden Berechnungen, die früher
gebraucht wurde um die Wahrscheinlichkeit von Monsterwellen zu bestimmen,
kommen bei ihrer Auswertung der Daten auf lediglich 3,3 Prozent.
Das neu gewonnene Ergebnis zeigt genau auf, wie drastisch sich die
Wissenschaftler aufgrund von falschen Annahmen verrechnet hatten. 15 Hier kann
man wohl einmal mehr sagen: „Wissenschaft ist der aktuelle Stand des Irrtums“

monsterwellen.pdf - Literargymnasium Rämibühl Maturaarbeit 2012


Zuletzt bearbeitet von Brillant am 08. Mai 2016 13:33, insgesamt einmal bearbeitet
Upside down Quark



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Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 08. Mai 2016 13:30    Titel: Antworten mit Zitat

Im Vergleich zu Wellen sind wir bei Quantenteilchen jedoch nicht in der Lage sie direkt zu beobachten. Experimente und Analysen bzgl. einzelner Phänomene geben uns Messergebnisse, Zahlen die ohne weitere Interpretation einen Sachbestand wiedergeben (obgleich es durchaus sein kann, dass uns dieser Sachbestand nicht genau bekannt ist). Der zweite Schritt der Wissenschaft besteht nun darin, die Messergebnisse unterschiedlicher Phänomenen zusammenzubringen und ein Modell aufstellen, welches diese vereinigt und i.A. begründet. Folglich hängt jede physikalische Deutung eines Effektes mit unzähligen anderen Faktoren und Axiomen zusammen. Es ist nicht sinnvoll, einzelne Aspekte aus dem Zusammenhang zu reißen und nach möglichen Begründung suchen, die diese erklären könnten. Das ist auch in meinen Augen das Problem von Alltags-Analogien.
-> Wie kommt es, dass der Neutrinohaufen nicht auf andere Effekte gleicher Größenordnung Auswirkung zeigt? Wie sind all die anderen Phänomene zu erklären, die auf den selben mathematischen Konstrukt aufbauen?
[Dennoch ist es richtig, dass die aktuellen Theorien nicht überall greifen und auch nicht immer vereinbar sind. Ich denke nur nicht, dass es sinnvoll ist, an einer so fundamentalen Stelle nach den großen Problemen zu suchen.]
Brillant



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Beitrag Brillant Verfasst am: 08. Mai 2016 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
Es ist nicht sinnvoll, einzelne Aspekte aus dem Zusammenhang zu reißen und nach möglichen Begründung suchen, die diese erklären könnten.


Ist es nicht das Bestreben der Wissenschaft, "einzelne Aspekte" zu erklären?

Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
Wie kommt es, dass der Neutrinohaufen nicht auf andere Effekte gleicher Größenordnung Auswirkung zeigt?


Sorry, der "Neutrinohaufen" wird ja nur verdächtigt, einer von unbekannt vielen "Tätern" zu sein. Da könntest du auch fragen: Wieso hat Müller den Meyer nicht umgebracht, wenn er doch ein Mörder sein soll. Also kann er auch den Schulze nicht umgebracht haben. Versteht du, dass die Logik falsch ist?
Upside down Quark



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Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 08. Mai 2016 15:17    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
Es ist nicht sinnvoll, einzelne Aspekte aus dem Zusammenhang zu reißen und nach möglichen Begründung suchen, die diese erklären könnten.


Ist es nicht das Bestreben der Wissenschaft, "einzelne Aspekte" zu erklären?


Einzelne Aspekte sind nur unter Betrachtung des Gesamtbildes erklärbar. In der Wissenschaft geht es nicht darum willkürlich Lösungsansätze zu suchen.

Brilliant hat Folgendes geschrieben:
Wie kommt es, dass der Neutrinohaufen nicht auf andere Effekte gleicher Größenordnung Auswirkung zeigt?
Sorry, der "Neutrinohaufen" wird ja nur verdächtigt, einer von unbekannt vielen "Tätern" zu sein. Da könntest du auch fragen: Wieso hat Müller den Meyer nicht umgebracht, wenn er doch ein Mörder sein soll. Also kann er auch den Schulze nicht umgebracht haben. Versteht du, dass die Logik falsch ist?


Nein. Um ehrlich zu sein verstehe ich nicht einmal den Zusammenhang zwischen meiner und deiner Aussage.
Entweder muss eine Gesetzmäßigkeit absolut und universell gelten oder gegebene Ausnahmen müssen anderen Gesetzmäßigkeiten unterliegen, die als Randbedingung mit den ursprünglichen Verständnis kongruent sind (Stichwort Korrespondenzprinzip).
Es steht dir nicht frei Begründungen für bestimmte Gebiete aufzustellen ohne dabei andere Bereiche (mit ähnlicher Kausalität) zu berücksichtigen.
TomS
Moderator


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Beiträge: 12601

Beitrag TomS Verfasst am: 08. Mai 2016 15:25    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Außerdem übersiehst du, dass der radioaktive Zerfall mittels quantenmechanischer Modelle präzise berechnet werden kann. Alle diese Modelle müssten demnach reproduziert werden.


Eben nicht.

Eben schon.

Du übersiehst, dass die QM nicht ausschließlich statistische Aussagen macht, (bzw. dass diese Aussagen nicht zwingend statistisch interpretiert werden müssen - siehe Everett).

Zunächst mal definiert die QM mittels eines schlanken Axiomensystems ein universelles Framework, in das sich nach ggw. Kenntnisstand alle Theorien integrieren lassen (für die Gravitation existieren ebenfalls verschiedene Ansätze). Dabei spielt die Schrödingergleichung eine zentrale Rolle.

Ihre Anwendung auf verschiedene Systeme erlaubt präzise und experimentell überprüfbare Aussagen, die keinen stochastischen Charakter haben: Energieniveaus in Atomen und Molekülen; Übergänge und deren Eigenschaften wie Linienbreiten und Intensitäten; elektrische und magnetische Momente bzw. Formfaktoren; Massen und andere Eigenschaften von Elementarteilchen; Streuquerschnitte; Eigenschaften von Festkörpern wie Kristallgitter, elektrische und thermische Leitfähigkeit, optische Eigenschaften wie Farbe, Brechung und Reflexion, Supraleitung, Halbleiter, ...

Du kannst nicht ein singuläres Phänomen herausgreifen und nach einem alternativen Mechanismus suchen; du müsstest eine fundamentalere Theorie finden, die allen o.g. Phänomenen Rechnung trägt.

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
Es ist nicht sinnvoll, einzelne Aspekte aus dem Zusammenhang zu reißen und nach möglichen Begründung suchen, die diese erklären könnten.


Ist es nicht das Bestreben der Wissenschaft, "einzelne Aspekte" zu erklären?

Die Naturwissenschaft ist bestrebt, viele einzelne Aspekte auf Basis einer fundamentalen Theorie zu erklären; nicht viele einzelne Aspekte mittels vieler einzelner Theorien.
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