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Die_Easy
Anmeldungsdatum: 19.04.2019
Beiträge: 5
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 Die_Easy Verfasst am: 19. Apr 2019 17:58 Titel: Photonenkollisionen |
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Meine Frage:
Hallo Forum,
ich soll in der Schule ein Referat über aktuelle Ergebnisse aus der Teilchenphysik halten und bin dabei auf die Entdeckung von Photonen Kollisionen gestoßen, also die Kollision zweier Photonen miteinander.
Dabei bin ich aber auf einige Dinge gestoßen, die ich mir nicht erklären kann.
Zum einen wird in Artikeln immer wieder behauptet, dass durch die Maxwell Gleichungen eine Streuung von Licht an Licht möglich ist, doch warum das so ist, habe ich noch nicht herausgefunden.
Außerdem steht in diesem Artikel (https://www.weltderphysik.de/gebiet/teilchen/licht/wechselwirkung-von-licht/), dass relativistische Teilchen immer von einem elektromagnetischem Feld umgeben sind. Kann mir jemand die Ursache hierfür nennen?
Meine Ideen:
Bei meiner ersten Frage könnte ich mir vorstellen, dass es daran liegt, dass bei dieser Theorie Licht als Welle angesehen wird, bin mir aber nicht sicher, ob das Sinn macht, da sich Wellen (soweit ich weiß) gegenseitig beeinflussen können.
Vielen Dank schon einmal im Vorraus.
Viele Grüße
Die_Easy |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Apr 2019 21:23 Titel: Re: Photonen Kollisionen |
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Willkommen im Forum Die_Easy!
Vielleicht findet sich hier etwas? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
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| TomS Verfasst am: 20. Apr 2019 11:38 Titel: Re: Photonen Kollisionen |
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| Die_Easy hat Folgendes geschrieben: | | Zum einen wird in Artikeln immer wieder behauptet, dass durch die Maxwell Gleichungen eine Streuung von Licht an Licht möglich ist, doch warum das so ist, habe ich noch nicht herausgefunden. |
Gemäß der klassischen Maxwellschen Gleichungen ist das gerade nicht möglich. Zwei Laserstrahlen durchdringen einander wechselwirkungsfrei (Grüße an Obi Wan ...).
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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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Die_Easy
Anmeldungsdatum: 19.04.2019
Beiträge: 5
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| Die_Easy Verfasst am: 23. Apr 2019 15:11 Titel: |
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Zuerst einmal vielen Dank für die Antworten.
@franz: vielen Dank für den Artikel. Leider hat er mir bei meinen Fragen nicht wirklich weitergeholfen, ich werde mich aber weiter mit der Halpern Streuung auseinandersetzen, vielleicht findet sich doch noch etwa hilfreiches.
@TomS: Da ist mir leider ein kleiner Schreibfehler unterlaufen, ich meinte tatsächlich, dass keine Streuung möglich ist. Kannst du mir den Hintergrund dazu erklären, oder muss ich einfach hinnehmen, dass das so in den Gleichungen steht?
Viele Grüße |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
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| TomS Verfasst am: 23. Apr 2019 15:45 Titel: |
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Die Ursache ist letztlich die Linearität der Maxwellschen Gleichungen: die Summe zweier Lösungen ist wieder eine Lösung.
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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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Die_Easy
Anmeldungsdatum: 19.04.2019
Beiträge: 5
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| Die_Easy Verfasst am: 23. Apr 2019 15:49 Titel: |
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Ok, vielen Dank.
Kannst du mir zufällig auch noch bei meiner zweiten Frage helfen? Hierbei bin ich nämlich auch noch nicht auf eine Lösung gestoßen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
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| TomS Verfasst am: 23. Apr 2019 16:49 Titel: Re: Photonen Kollisionen |
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| Die_Easy hat Folgendes geschrieben: | | Außerdem steht in dem Artikel ... dass relativistische Teilchen immer von einem elektromagnetischem Feld umgeben sind. |
Das gilt zunächst nur für geladene Teilchen, nicht z.B. für Neutrinos.
Ein geladenes Teilchen trägt ein elektrisches Feld. Für ein bewegtes geladenes Teilchen erscheint dieses elektrische Feld mit einem zusätzlichen magnetischen Anteil; ganz grob liegt dies daran, dass ein bewegtes Teilchen einem Strom entspricht, der eben ein Magnetfeld erzeugt.
Genaueres folgt aus den Maxwellschen Gleichungen sowie der Lorentztransformation elektromagnetischer Felder.
Nach außen neutrale Teilchen wie Neutronen haben aufgrund der Substruktur ebenfalls nicht-verschwindende elektromagnetische Momente (sozusagen im Inneren). D.h. dass auch ein Neutron bzw. seine Substruktur elektromagnetisch wechselwirken kann.
Ganz nebenbei: wenn du über aktuelle Ergebnisse der Teilchenphysik referieren willst, benötigst du einen klaren Fokus und einen roten Faden, sonst verzettelst du dich hoffnungslos. Wie lautet denn die Struktur deines Referates?
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Die_Easy
Anmeldungsdatum: 19.04.2019
Beiträge: 5
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| Die_Easy Verfasst am: 24. Apr 2019 12:27 Titel: |
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Das macht Sinn, danke.
Bei uns muss jeder so ein Referat halten, d.h. ich habe mich nur auf Photonen Kollisionen spezialisiert.
Dazu sieht die grobe Strukturierung aber so aus:
Einleitung
Theorie (Maxwell, Quantenelektrodynamik)
Vorhersage der Kollisionen
Tatsächliche Entdeckung
Ablauf der Kollision (Entstehung von Eektron-Positron etc.)
Endgültier Nachweis (voraussichtlich durch analyse der Daten aus 2018) |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
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| TomS Verfasst am: 24. Apr 2019 16:17 Titel: |
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Ich habe hier zufällig einige Fachartikel gefunden; wir können gerne einige wesentliche Infos extrahieren.
https://arxiv.org/pdf/1904.01243.pdf
https://arxiv.org/pdf/1808.03524.pdf
https://arxiv.org/pdf/1702.01625.pdf (das war der ursprüngliche Nachweis)
https://atlas.cern/updates/physics-briefing/atlas-observes-light-scattering-light
Zu deiner Struktur:
- Einleitung
- Theorie (Maxwell, Quantenelektrodynamik)
— erstere als klassischer Grenzfall der QED, Feynmandiagramme, ... gem. Maxwell existiert kein Photon-Photon-Vertex
- Vorhersage der Kollisionen
— kann man evtl. schlecht vom vorigen Punkt trennen
- Tatsächliche Entdeckung
— wichtig: es handelt sich um „virtuelle Photonen“ aus den el.-mag. Feldern, nicht um reale Photonen bzw. gewöhnliches Licht
- Ablauf der Kollision (Entstehung von Elektron-Positron etc.)
— kann man evtl. schlecht von den vorigen Punkten trennen
- Endgültier Nachweis (voraussichtlich durch analyse der Daten aus 2018)
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Die_Easy
Anmeldungsdatum: 19.04.2019
Beiträge: 5
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| Die_Easy Verfasst am: 24. Apr 2019 18:32 Titel: |
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Vielen, vielen Dank für die ganze Hilfe.
Die Artikel kann ich mir wahrscheinlich erst morgen anschauen, heute komme ich nicht mehr dazu.
Nochmal zu meiner Gliederung:
- Bei Vorhersage der Kollisionen möchte ich nur kurz darauf eingehen, dass die Bedingungen für die Kollisionen von mehreren Wissenschaftlern berechnet wurden und festgestellt wurde, dass es potentiell im LHC möglich ist
- Bei Tatsächliche Entdeckung würde ich auf das ATLAS Experiment eingehen und betonen, dass diese Kollisionen eigentlich nur ein "Nebenprodukt" waren. Dadurch lässt es sich vom Ablauf abgrenzen. Aber danke für den Hinweis mit den virtuellen Photonen |
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