RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
Protonen selbe Masse?
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Quantenphysik
Autor Nachricht
Dreistein007



Anmeldungsdatum: 11.01.2016
Beiträge: 703

Beitrag Dreistein007 Verfasst am: 01. Jul 2020 17:57    Titel: Protonen selbe Masse? Antworten mit Zitat

Moin,
1. haben Protonen alle dieselbe Masse ?

Ich denke nicht . Es gilt doch die Massen-Energie Äquivalenz. Protonen, die sich schneller bewegen als andere, haben dementsprechend auch eine höhere Energie und damit eine höhere Masse. Oder?
Das gilt natürlich auch für Neutronen und jede Teilchen, die Masse besitzen.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 01. Jul 2020 18:28    Titel: Antworten mit Zitat

Die Masse eines Teilchens ist das m in



Das ist für alle Protonen gleich, unabhängig von ihrer Geschwindigkeit.
Dreistein007



Anmeldungsdatum: 11.01.2016
Beiträge: 703

Beitrag Dreistein007 Verfasst am: 01. Jul 2020 22:59    Titel: Antworten mit Zitat

Und wenn das Proton beschleunigt wird, so bleibt die Masse erhalten, oder wie darf ich das verstehen ?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Jul 2020 23:11    Titel: Antworten mit Zitat

Ja.

Es gibt den Begriff der Ruhemasse oder einfach nur Masse. Davon redet index_razor, der ist seit Jahrzehnten etabliert, den findest du in zig Tabellenwerken. Und diese Ruhemasse ist - analog zur Newtonschen Mechanik - konstant.

Und dann gab - bzw. gibt es leider noch immer - den Begriff der relativistischen oder geschwindigkeitsabhängigen Masse. Dieser ist letztlich überflüssig, da er lediglich die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Energie enthält. Das hat schon Einstein so gesehen, aber offenbar haben es diverse Bücher etc. immer noch nicht mitbekommen.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 01. Jul 2020 23:40    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Und diese Ruhemasse ist - analog zur Newtonschen Mechanik - konstant.


Im Gegensatz zur klassischen Masse in der Newtonschen Mechanik ist die Invarianz der Ruhemase sogar durch ihre Definition festgelegt.

Aber zurück zu Thema: Ist es sicher, dass es für ein freies Proton keine angeregten Zustände gibt?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 00:21    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Aber zurück zu Thema: Ist es sicher, dass es für ein freies Proton keine angeregten Zustände gibt?

Es ist sogar sicher, dass es angeregte Zustände gibt, insbs. das Δ+ mit dem identischen Quarkinhalt (uud) und Ruhemasse 1232 MeV. Aber es ging ja um Protonen.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 08:03    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Aber zurück zu Thema: Ist es sicher, dass es für ein freies Proton keine angeregten Zustände gibt?

Es ist sogar sicher, dass es angeregte Zustände gibt, insbs. das Δ+ mit dem identischen Quarkinhalt (uud) und Ruhemasse 1232 MeV. Aber es ging ja um Protonen.


Dann gibt es also Protonen mit unterschiedlicher Masse. Dass man angeregte Protonen nicht als Protonen bezeichnet, ist ja keine Frage der Physik, sondern der Semantik. Würde man beispielsweise jedem angeregten Zustand des Wasserstoffs einen eigenen Namen geben, dann hätte auch jedes Wasserstoffatom dieselbe Energie.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 08:28    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Dann gibt es also Protonen mit unterschiedlicher Masse. Dass man angeregte Protonen nicht als Protonen bezeichnet, ist ja keine Frage der Physik, sondern der Semantik. Würde man beispielsweise jedem angeregten Zustand des Wasserstoffs einen eigenen Namen geben, dann hätte auch jedes Wasserstoffatom dieselbe Energie.

Ich hatte schon befürchtet, dass du mit etwas Derartigem daherkommst. Also DrStupid spricht zukünftig von p*, der Rest der Welt von Δ+.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 10:39    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Also DrStupid spricht zukünftig von p*, der Rest der Welt von Δ+.


Oben hast Du Δ+ als angeregten Zustand des Protons bezeichnet. Damit scheinst Du jetzt nicht mehr einverstanden zu sein. Also wovon reden wir jetzt genau? Ist p+π0→Δ+ eine Anregung des Protons oder eine Umwandlung in etwas anderes? Anders ausgedrückt: Ist Δ+ ein Zustand des Protons oder ein völlig anderes Teilchen, das kein Proton ist? Nach dem was Du jetzt schreibst und was ich inzwischen darüber gelesen habe, scheint letzteres der Fall zu sein.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 11:14    Titel: Antworten mit Zitat

Das Delta-Plus ist ein angeregter Zustand des Protons.

Wenn irgendein Elementarteilchenphysiker auf der Welt „Proton“ oder einfach nur „p“ sagt, dann meint er nie das Delta-Plus, sondern immer das Proton im Grundzustand mit 938 MeV.

Wenn irgendein Elementarteilchenphysiker auf der Welt den angeregten Zustand des Protons mit 1232 MeV meint, dann sagt er immer „Delta-Plus“ (oder „Delta-Null“ etc.) und nie einfach nur „Proton“ oder „angeregtes Proton“.

Wenn ein Physiker dies erklärt, dann erklärt er genau einmal, „dass das Delta-Plus ein angeregter Zustand des Protons ist, mit identischem Quarkinhalt (uud), Spin 3/2 und Masse 1232 MeV“. Das habe ich hiermit erledigt.

Und nach diesem Sprachgebrauch ist das Delta-Plus kein Proton.

Wenn überhaupt, dann würde ein Physiker das Delta als angeregten Zustand oder als Resonanz des Nukleons bezeichnen.

http://pdg.lbl.gov/2020/listings/contents_listings.html

Und man schreibt ja auch



und nicht



„Proton“ oder „p“ sind halt für exakt diesen einen Zustand reserviert.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 02. Jul 2020 11:31, insgesamt 2-mal bearbeitet
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 11:28    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Und nach diesem Sprachgebrauch ist das Delta-Plus kein Proton.


Dann ist es also doch nur Semantik und keine Physik? Jetzt bin ich endgültig verwirrt.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 11:30    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab‘ den Beitrag noch ergänzt.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 11:57    Titel: Antworten mit Zitat

Es läuft also darauf hinaus, dass alle Protonen die gleiche Masse haben, weil man sich willkürlich entschieden hat, Zustände mit anderer Masse nicht Proton zu nennen. Man hätte sich ebensogut auch anders entscheiden können (wie z.B. bei H· und H·*). Dann gäbe es Protonen mit unterschiedlicher Masse, obwohl die Physik exakt dieselbe ist. Ist das so korrekt?
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 12:10    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Aber zurück zu Thema: Ist es sicher, dass es für ein freies Proton keine angeregten Zustände gibt?

Es ist sogar sicher, dass es angeregte Zustände gibt, insbs. das Δ+ mit dem identischen Quarkinhalt (uud) und Ruhemasse 1232 MeV. Aber es ging ja um Protonen.


Dann gibt es also Protonen mit unterschiedlicher Masse.


Dreistein007 hatte erklärt, daß es ihm um Protonen geht, die sich nur durch ihren Impuls (Geschwindigkeit) voneinander unterscheiden.

Zitat:

Dass man angeregte Protonen nicht als Protonen bezeichnet, ist ja keine Frage der Physik, sondern der Semantik.


Und daß du zwei Zustände mit verschiedener Masse, Spin und Isospin als "dasselbe" Teilchen (Proton) bezeichnest, ist auch nicht besser begründet. Nach derartigen Quantenzahlen unterscheidet man in der Teilchenphysik eben normalerweise Teilchensorten.

Zitat:

Würde man beispielsweise jedem angeregten Zustand des Wasserstoffs einen eigenen Namen geben, dann hätte auch jedes Wasserstoffatom dieselbe Energie.


Nein, nur dieselbe Ruheenergie. Um diesen Unterschied ging es ja in erster Linie in der Frage.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 12:21    Titel: Antworten mit Zitat

@DrStupid: zunächst mal ist das korrekt, jedoch halte dies keineswegs für willkürlich. Es liegen vier verschiedene Zustände identischer Masse vor, von denen jedoch nur einer der Anregung des Protons mit Ladung und Isospin gleich der des Protons entspricht.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 12:29    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Dreistein007 hatte erklärt, daß es ihm um Protonen geht, die sich nur durch ihren Impuls (Geschwindigkeit) voneinander unterscheiden.


Er wollte damit begründen, warum er bezweifelt, dass alle Protonen die gleiche Masse haben. Das bedeutet nicht, dass es nicht noch andere Gründe geben könnte.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Und daß du zwei Zustände mit verschiedener Masse, Spin und Isospin als "dasselbe" Teilchen (Proton) bezeichnest, ist auch nicht besser begründet.


Von interschiedlichem Spin und Isospin war bisher nirgends die Rede. Wenn das bei p+ und Δ+ der Fall ist, dann sieht die Sache anders aus.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 12:31    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
@DrStupid: zunächst mal ist das korrekt, jedoch halte dies keineswegs für willkürlich. Es liegen vier verschiedene Zustände identischer Masse vor, von denen jedoch nur einer der Anregung des Protons mit Ladung und Isospin gleich der des Protons entspricht.


Wie bereits gesagt: Wenn es physikalische Gründe für die Unterscheidung gibt (und danach sieht es jetzt für mich aus), dann ändert das die Sache.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 12:39    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Dreistein007 hatte erklärt, daß es ihm um Protonen geht, die sich nur durch ihren Impuls (Geschwindigkeit) voneinander unterscheiden.


Er wollte damit begründen, warum er bezweifelt, dass alle Protonen die gleiche Masse haben. Das bedeutet nicht, dass es nicht noch andere Gründe geben könnte.


Solange nicht klar definiert ist, welche Quantenzahlen zur Klassifizierung von Teilchensorten verwendet werden sollen, kann man hier nach keinerlei "Gründen" für irgendwas suchen.

Zitat:

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Und daß du zwei Zustände mit verschiedener Masse, Spin und Isospin als "dasselbe" Teilchen (Proton) bezeichnest, ist auch nicht besser begründet.


Von interschiedlichem Spin und Isospin war bisher nirgends die Rede. Wenn das bei p+ und Δ+ der Fall ist, dann sieht die Sache anders aus.


Beim Isospin habe ich mich glaube ich vertan. Aber der Spin ist denke ich 3/2. Aber selbst wenn nur m verschieden wäre: wonach entscheidest du, welche Quantenzahlen hier relevant sind? Warum rechtfertigt verschiedener Isospin von verschiedenen Teilchen zu reden, verschiedene Masse aber nicht?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 13:00    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Aber der Spin ist denke ich 3/2.


Ich bin nicht von unterschiedlichem Spin ausgegangen weil Δ+ laut Wikipedia in p+ und π0 zerfällt und letzteres hat meines Wissens keinen Spin.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Aber selbst wenn nur m verschieden wäre: wonach entscheidest du, welche Quantenzahlen hier relevant sind?


Ich habe den Wasserstoff als Beispiel genannt. Da gibt man auch nicht jedem angeregten Zustand einen eigenen Namen. Bei Singulett- und Triplett-Sauerstoff sieht das z.B. anders aus. Die unterschieden sich nicht nur durch ihre Energie sondern auch durch den Spin und das hat praktische Konsequenzen.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 13:07    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:

Beim Isospin habe ich mich glaube ich vertan.


Nein, ich habe mich doch nicht vertan. Alle Deltas gehören zum Isospin-Quadruplet 3/2. TomS sprach oben offenbar von der Gleichheit der -Komponente zwischen Proton und .
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 13:51    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Aber der Spin ist denke ich 3/2.


Ich bin nicht von unterschiedlichem Spin ausgegangen weil Δ+ laut Wikipedia in p+ und π0 zerfällt und letzteres hat meines Wissens keinen Spin.


Es ist auch nur die Summe aus Spin und Bahndrehimpuls erhalten. Der fehlende Anteil steckt also im Bahndrehimpuls des Pions relativ zum Proton.

Zitat:

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Aber selbst wenn nur m verschieden wäre: wonach entscheidest du, welche Quantenzahlen hier relevant sind?


Ich habe den Wasserstoff als Beispiel genannt. Da gibt man auch nicht jedem angeregten Zustand einen eigenen Namen.


Doch das tut man. Diese Namen folgen lediglich einer etwas anderen Systematik. Was du als "Wasserstoff" bezeichnest ist eine Sammlung von potentiellen Zuständen mit den verschiedenen Namen 1s, 2s, 2p, ..., die sich in einigen Quantenzahlen unterscheiden und in anderen gleichen. Dasselbe Prinzip, lediglich andere Quantenzahlen, benutzt man beim "Proton".

Zitat:

Bei Singulett- und Triplett-Sauerstoff sieht das z.B. anders aus. Die unterschieden sich nicht nur durch ihre Energie sondern auch durch den Spin und das hat praktische Konsequenzen.


Unterschiede in der Ruheenergie haben auch praktische Konsequenzen, z.b. welche Zerfälle aus diesem Zustand kinematisch möglich sind.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 14:15    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Was du als "Wasserstoff" bezeichnest ist eine Sammlung von potentiellen Zuständen mit den verschiedenen Namen 1s, 2s, 2p, ..., die sich in einigen Quantenzahlen unterscheiden und in anderen gleichen.


Das sind nicht die Zustände des Wasserstoffs, sondern die des Elektrons im Wasserstoff (oder irgend einem anderen Atom). Das gesamte Gebilde aus Proton und Elektron heißt in jedem Fall Wasserstoff - egal, welche Quantenzahlen seine Bestandteile haben. Das schließt in diesem Fall auch unterschiedliche Spinquantenzahlen ein.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Dasselbe Prinzip, lediglich andere Quantenzahlen, benutzt man beim "Proton".


Genau davon bin ich ursprünglich ausgegangen - dass man das Ding immer Proton nennt, egal welche Quantenzahlen seine Bestandteile haben.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 14:17    Titel: Antworten mit Zitat

Also jetzt nochmal in Summe.

Es gibt vier Delta-Resonanzen, allesamt mit untereinander identischer Masse, identischem Spin und identischem Isospin, weswegen man sie als unterschiedliche Zustände des selben Multiplets auffasst. Das gemeinsame Merkmal aller vier Teilchen ist also die Zugehörigkeit zum selben Multiplet der SU(2) * SU(*). Daher heißen sie alle „Delta“.

Der Unterschied zum Nukleon sind also Masse, Spin und Isospin, daher wäre es seltsam, ein Delta herauszugreifen und dessen Verwandtschaft mit dem Proton mehr zu betonen als die Verwandtschaft der Deltas untereinander.

Bei der PDG - siehe obiger Link - sind weitere Resonanzen von N, Delta usw. aufgeführt sowie Namenskonvention und Nomenklatur erläutert.

Es gibt

Δ++ (uuu)
Δ+ (uud)
Δ0 (udd)
Δ− (ddd)

In allen Fällen koppelt der Spin zu 3/2, der Isospin zu 3/2.

Die 3-Komponenten des Isospins sind bei identischem Quarkinhalt (uuu) und (ddd) dann +3/2 bzw. -3/2, bei gemischten Quarkinhalt (uud) sowie (udd) dagegen +1/2 bzw. -1/2.

Das Δ+ (uud) ebenfalls als „Proton“ zu bezeichnen, würde die identische 3-Komponente des Isospins stärker gewichten, als die unterschiedlichen Multiplets, zu denen p einerseits und Δ+ andererseits gehören (analog n sowie Δ0).

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 14:40    Titel: Antworten mit Zitat

Wäre es dann nicht sinnvoller, Δ+ gar nicht erst als angeregten Zustand des Protons zu bezeichnen?
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 14:43    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Was du als "Wasserstoff" bezeichnest ist eine Sammlung von potentiellen Zuständen mit den verschiedenen Namen 1s, 2s, 2p, ..., die sich in einigen Quantenzahlen unterscheiden und in anderen gleichen.


Das sind nicht die Zustände des Wasserstoffs, sondern die des Elektrons im Wasserstoff (oder irgend einem anderen Atom).


Nein, das sind die Zustände, die die Relativbewegung von Elektron und Proton beschreiben. Von Elektronenzuständen kann man nur deshalb näherungsweise sprechen, weil das Elektron viel leichter ist als das Proton und außerdem die Freiheitsgrade des EM-Feldes in guter Näherung vernachlässigt werden können. Der Zustand des Gesamtsystems ergibt sich daraus dann lediglich durch Multiplikation mit einer Wellenfunktion für die triviale Schwerpunktsbewegung.

Zitat:

Das gesamte Gebilde aus Proton und Elektron heißt in jedem Fall Wasserstoff - egal, welche Quantenzahlen seine Bestandteile haben. Das schließt in diesem Fall auch unterschiedliche Spinquantenzahlen ein.


Man ordnet im allgemeinen nicht den "Bestandteilen" irgendwelche Quantenzahlen zu, sondern dem Gesamtsystem. Mehr ist normalerweise gar nicht möglich, außer bei so einfachen Systemen wie dem Wasserstoff. Aber auch schon bei komplizierteren Atomen nicht mehr oder höchstens näherungsweise. Im Falle stark gebundener Zustände wie dem Proton ist nicht mal unbedingt eindeutig zu definieren was diese Bestandteile überhaupt sind.

Zitat:

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Dasselbe Prinzip, lediglich andere Quantenzahlen, benutzt man beim "Proton".


Genau davon bin ich ursprünglich ausgegangen - dass man das Ding immer Proton nennt, egal welche Quantenzahlen seine Bestandteile haben.


Welche Quantenzahlen sollen das denn sein? Wir reden von den Unterschieden der Ruheenergie von Delta und Proton. Diese Quantenzahl gehört jeweils dem gesamten Delta bzw. Proton nicht irgendeinem seiner Bestandteile.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 15:11    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Von Elektronenzuständen kann man nur deshalb näherungsweise sprechen, weil das Elektron viel leichter ist als das Proton und außerdem die Freiheitsgrade des EM-Feldes in guter Näherung vernachlässigt werden können.


Deshalb braucht man für Atome mit gleicher Zusammensetzung, die Elektronen mit unterschiedlichen Quantenzahlen enthalten, genausowenig unterschiedliche Namen wie für Elektronen mit gleichen Quantenzahlen in Atomen unterschiedlicher Zusammensetzung. Wasserstoff heißt Wasserstoff - egal, ob sich darin ein 1s- oder beispielsweise ein 2s-Elektron befindet und ein 1s-Elektron heißt 1s-Elektron, egal ob es sich in einem Wasserstoffatom oder beispielsweise einem Heliumatom befindet. Niemand würde auf die Idee kommen, man hätte es nicht mehr mit Wasserstoff zu tun, nur weil das Elektron das Atomorbital wechselt.

Dass das für Protonen nicht gilt, war für mich als Laie alles andere als offensichtlich.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Man ordnet im allgemeinen nicht den "Bestandteilen" irgendwelche Quantenzahlen zu


Doch, genau das tut man bei Elektronen in Atomen.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Welche Quantenzahlen sollen das denn sein?


Ich kenne mich mit Elementarteilchenphysik zu wenig aus, um das beantworten zu können.
index_razor



Anmeldungsdatum: 14.08.2014
Beiträge: 1506

Beitrag index_razor Verfasst am: 02. Jul 2020 16:12    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
index_razor hat Folgendes geschrieben:
Von Elektronenzuständen kann man nur deshalb näherungsweise sprechen, weil das Elektron viel leichter ist als das Proton und außerdem die Freiheitsgrade des EM-Feldes in guter Näherung vernachlässigt werden können.


Deshalb braucht man für Atome mit gleicher Zusammensetzung, die Elektronen mit unterschiedlichen Quantenzahlen enthalten, genausowenig unterschiedliche Namen wie für Elektronen mit gleichen Quantenzahlen in Atomen unterschiedlicher Zusammensetzung. Wasserstoff heißt Wasserstoff - egal, ob sich darin ein 1s- oder beispielsweise ein 2s-Elektron befindet und ein 1s-Elektron heißt 1s-Elektron, egal ob es sich in einem Wasserstoffatom oder beispielsweise einem Heliumatom befindet. Niemand würde auf die Idee kommen, man hätte es nicht mehr mit Wasserstoff zu tun, nur weil das Elektron das Atomorbital wechselt.

Dass das für Protonen nicht gilt, war für mich als Laie alles andere als offensichtlich.

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Man ordnet im allgemeinen nicht den "Bestandteilen" irgendwelche Quantenzahlen zu


Doch, genau das tut man bei Elektronen in Atomen.


Nur im Rahmen von Näherungen wie Hartree-Fock, o.ä. Streng genommen gibt es in einem Heliumatom keine 1s-Elektronen. Es gibt einen Grundzustand des Gesamtsystems bestehend aus miteinander wechselwirkenden Elektronen, Protonen und Neutronen (oder den Quarks, aus denen letztere bestehen). Den einzelnen Elektronen in diesem Zustand kann man aber nicht exakt eine feste Energie wie in einem 1s-Zustand zuordnen.

Ich sage natürlich nicht, daß diese Näherung und die sich aus ihr ergebende Nomenklatur nicht sinnvoll ist. Aber da es eine Näherung ist, kann man sie natürlich nicht a priori zum allgemeinen Maßstab erheben.


Zitat:

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Welche Quantenzahlen sollen das denn sein?


Ich kenne mich mit Elementarteilchenphysik zu wenig aus, um das beantworten zu können.


Du hast sinngemäß geschrieben, du seist davon ausgegangen, die Bezeichnung Proton abstrahiere von Unterschieden in den "Quantenzahlen der Bestandteile". Meinst du damit, die Masse sei eine Quantenzahl eines Bestandteils des Protons? Wovon bist du sonst ausgegangen?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 16:33    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Wäre es dann nicht sinnvoller, Δ+ gar nicht erst als angeregten Zustand des Protons zu bezeichnen?

Das kommt auf den Kontext an.

Wenn man z.B. die Erzeugung per Photon-Proton-Streuung über die el.-mag. WW betrachtet, dann ist das schon sinnvoll.

Wenn man dagegen die gruppentheoretische Klassifizierung betrachtet, dann würde man nie auf diese Idee kommen. Dies steht aber sehr häufig im Vordergrund, nicht nur historisch. Siehe dazu auch mein Beitrag oben.

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Niemand würde auf die Idee kommen, man hätte es nicht mehr mit Wasserstoff zu tun, nur weil das Elektron das Atomorbital wechselt.

Im Falle der Anregung eines Elektrons aus 1s zu ... ändert sich der Zustand ausschließlich im Ortsraum; sämliche nicht mit dem Ortsraum verknüpften Quantenzahlen (el. Ladung, Flavor, Color) bleiben identisch.

Im Falle der Anregung des Protons zum Δ+ ändert sich zudem der Zustand im Isospinraum, nämlich von I = 1/2 zu I = 3/2. Nun ist der Isospin jedoch eine sehr gute Symmetrie, im Falles des Δ sogar eine exakte, d.h. alle vier Δs sind energetisch entartet und damit sehr eng verwandt.

Teilchen werden aber nun mal hauptsächlich gemäß ihrer innerer Quantenzahlen gruppentheoretisch charakterisiert und benannt.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 02. Jul 2020 17:19, insgesamt einmal bearbeitet
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 2674

Beitrag DrStupid Verfasst am: 02. Jul 2020 17:07    Titel: Antworten mit Zitat

index_razor hat Folgendes geschrieben:
Meinst du damit, die Masse sei eine Quantenzahl eines Bestandteils des Protons?


Nein, die Masse des Gesamtsystems ist keine Quantenzahl eines seiner Bestandteile, aber sie kann davon abhängen. Beispielsweise bestimmt die Hauptquantenzahl die Energie des Elektrons im Wasserstoffatom. Bei ansonsten gleichen Eigenschaften bestimmt sie demnach auch die Energie und damit die Masse des gesamten Atoms. Natürlich ist der Anteil der Bindungsenergie des Elektrons (und erst recht seine Änderungen) winzig im Vergleich zur Ruheenergie des gesamten Wasserstoffatoms. Aber schon bei Atomkernen haben die Bindungsenergien zwischen seinen Bestandteile einen signifikanten Anteil an der Gesamtenergie.

Für die Bindungsenergie zwischen den Bestandteilen eines Protons habe ich einen noch viel größeren Einfluss erwartet. Wenn sich da etwas ändert, dann sollte das einen deutlichen Einfluss auf die Masse haben. Ich habe nur nicht in Erwägung gezogen, dass der Effekt so drastisch sein könnte, dass das Ergebnis trotz gleicher Bestandteile kein Proton mehr ist - ganz besonders nicht, nachdem TomS von einem angeregten Zustand des Protons sprach. War es wirklich so abwegig anzunehmen, dass damit trotz anderer Bezeichnung immer noch ein Proton gemeint ist - nur eben in einem anderen Zustand mit höherer Energie? Wenn ja, dann sollte man in diesem Zusammenhang vielleicht wirklich komplett darauf verzichten von angeregten Protonen zu sprechen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 12423

Beitrag TomS Verfasst am: 02. Jul 2020 17:18    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
War es wirklich so abwegig anzunehmen, dass damit trotz anderer Bezeichnung immer noch ein Proton gemeint ist - nur eben in einem anderen Zustand mit höherer Energie? Wenn ja, dann sollte man in diesem Zusammenhang vielleicht wirklich komplett darauf verzichten von angeregten Protonen zu sprechen.


DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Wäre es dann nicht sinnvoller, Δ+ gar nicht erst als angeregten Zustand des Protons zu bezeichnen?


TomS hat Folgendes geschrieben:
Das kommt auf den Kontext an.

Wenn man z.B. die Erzeugung per Photon-Proton-Streuung über die el.-mag. WW betrachtet, dann ist das schon sinnvoll.

Wenn man dagegen die gruppentheoretische Klassifizierung betrachtet, dann würde man nie auf diese Idee kommen.

_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Quantenphysik