Elektron unsichtbar?

medi · Gast

hi,
kurze frage: könnt ihr mir über das wellenmodell erklären, warum wird es nie möglich sein, egal wie gut das mikroskop noch sein wird, ein elektron "sichtbar" zu machen?

thx

Nikolas

Ein Elektron als Welle hat keinen festen Aufenthaltsort sondern nur einen Bereich in dem es sich wahrscheinlich aufhällt.
Nach Heisenbergs Unschärerelation wird diese Unsicherheit mit zunehmendem Impuls des elektrons kleiner, aber immer noch gegeben.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Dass man ein Elektron nicht direkt mit dem Mikroskop beobachten kann, liegt an der Heisenbergschen Unschärferelation und daran, dass es sehr leicht und sehr, sehr klein ist.

Je kleiner der Raumbereich ist, den man sich mit dem Mikroskop anschaut, desto schneller muss das Elektron sein, wenn es sich nur darin aufhalten soll, und desto verwaschener wird also das Bild.

Ich empfehle, Elektronen nicht direkt mit dem Mikroskop zu betrachten, sondern "Spurensicherung" zu betreiben: In einer Nebelkammer hinterlässt ein Elektron eine charakteristische Spur, und in einem Teilchendetektor löst es einen Spannungspuls aus (zum Beispiel wenn es auf die Elektrode eines Photomultipliers trifft).

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

wie müsste man sich denn die Spur eines Elektrons in der Nebelkammer vorstellen? Ich meine, würde man bei entsprechendem Zoom tatsächlich seine Bahn nachträglich verfolgen können, oder ist die Spur nur eine Art Tunnel, in dem das Elektron im Querschnitt überall gewesen ist?

system-agent · Anmeldungsdatum: 28.04.2006 Beiträge: 7

bei reaktionen kann ja allgemein sagen, dass sich das elektron wie ein teilchen verhält, also kannst du schon sowas wie eine "bahn" finden, selbst wenn diese auch dem guten heisenberg unterliegt. kannste ja mal rein spaßeshalber rechnen:

wie breit müsste so eine "nebelbahn" sein, damit du sie erkennst? sagen wir mal

. dann ergibt sich nach heisenberg

jetzt schau mal was das für eine impulsunbestimmtheit ergibt: lächerlich !

also in der nebelkammer kannste dir das schon als eine art bahn vorstellen, wobei immer zu bemerken ist, dass du ja nicht das elektron beobachtest, sondern nur den nebel, also den ionisierten wasserstoff (ist es wasserstoff oder wasser? naja, egal)...

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die Spur eines Teilchens in einer Nebelkammer besteht aus Wassernebel und ist deshalb natürlich viel dicker als das Teilchen selbst. Darum sieht man die Spur auch so gut. Ein extremes Hineinzoomen lohnt sich hier daher nicht.

Die Teilchen identifiziert man in einer Nebelkammer vielmehr anhand der Form ihrer Bahn: Je nach Masse, Ladung und Geschwindigkeit hat das Teilchen eine charakteristische Form, einen charakteristischen Radius und eine charakteristische Krümmungsrichtung (je nach Vorzeichen der Ladung) der Bahn, wenn es durch magnetische oder elektrische Felder fliegt. Teilchenzerfälle kann man z.B. als ein Aufspaltung der Nebelspur beobachten.

system-agent · Anmeldungsdatum: 28.04.2006 Beiträge: 7

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

mhm, schade, weil das würde mich zu der Frage führen, ob man die Bahn des Teilchens quasi im Nachhinein exakt bestimmen könnte. Heisenberg verbietet ja die genaue Lokalisation bei der Messung, aber leider verhält sich das Teilchen wie Quantenmechanisches Chaos, und nicht wie deterministisches. Von diesem Gedanken komm ich einfach nicht los, die Vorstellung ist zu gut Augenzwinkern

system-agent · Anmeldungsdatum: 28.04.2006 Beiträge: 7

du musst dich von der vorstellung lösen, dass ein teilchen ein bahn hat. das stimmt halt einfach nicht (selbst wenns im alltag so aussieht, da die impulsunschärfe tatsächlich lächerlich ist)

beim doppelspalt: kommts elektron durch spalt 1 oder 2? wie teilt es sich auf? diese fragen sind sinnlos, denn es hat keine bahn und damit kommt ihm auch kein ort zu. erst wenn man es misst, DANN hat es sowas wie einen ort...

wie meinte feynman das? "niemand versteht es..." der beste tipp: erstmal den "gesunden" verstand ausschalten, dann diese sachverhalte anschauen !

Voessli · Gast

Könnte man den Doppelspalt nicht einfach in die Nebelkammer stellen? Prost

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Der Witz ist: Sobald man mißt, wo das Elektron jetzt tatsächlich durchgeflogen ist, verschwindet das Interferenzmuster (Dekoherenz, etc.). Wenn die Nebelkammer also eine ausreichende Auflösung hätte um wirklich sehen zu können, durch welches Loch das Elektron geht, dann wird das Elektron beeinflußt. Das ist das Prinzip, wenn man davon Redet, dass Messen immer das System beeinflußt und den Ausgang des Experiments verändert.

Gruß
Marco