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Virtuelle Teilchen
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terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 14. Apr 2022 14:55    Titel: Virtuelle Teilchen Antworten mit Zitat

hallo,
wie kann man es begründen/rechtfertigen, dass virtuelle Teilchen, die die EM- oder schwache WW (W-Bosonen) vermitteln (ggf. auch die Gluonen für die starke WW?) schlicht wesentliche Eigenschaften verlieren, als wenn sie "frei" oder "real" vorliegen? Zitat Wiki-de:
Zitat:
Der wesentliche Unterschied zwischen den (real beobachtbaren) reellen Teilchen und den unbeobachtbaren virtuellen Teilchen ist, dass Energie E {\displaystyle E} E und Impuls p {\displaystyle p} p im virtuellen Zustand nicht die Energie-Impuls-Beziehung E 2 − p 2 c 2 = m 2 c 4 {\displaystyle E^{2}-p^{2}c^{2}=m^{2}c^{4}} E^2-p^2 c^2 = m^2 c^4 erfüllen, wenn m {\displaystyle m} m die wohlbestimmte Masse desselben Teilchens in reellem Zustand ist. Man kann daher sagen, dass virtuelle Teilchen keine definierte Masse besitzen, im Fachjargon: „sie sind nicht auf die Massenschale limitiert“ (oder sie sind nicht „on-shell“). Beispielsweise überträgt das virtuelle Photon bei der elastischen Streuung zweier Elektronen, im Schwerpunktsystem betrachtet, nur Impuls, aber keine Energie.
https://de.wikipedia.org/wiki/Virtuelles_Teilchen#Eigenschaften

Warum darf man diese wesentlichen Eigenschaften einfach weglassen oder vernachlässigen oder umdefinieren? oder wird hier nur willkürlich so gerechnet, damit es "passt" (weil man weiß, was rauskommen muss)?
Wäre es ggf nicht besser, die realen Teilchen laut SM so zu lassen, wie sie sind, und für WW-Teilchen ganz neue Teilchen mit den entspr. abgeänderten Eigenschaften zu kreieren, statt die realen um wesentliche ihrer Eigenschaften zu berauben?

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 14. Apr 2022 21:49    Titel: Antworten mit Zitat

Was Wikipedia verschweigt ist, dass "virtuelle Teilchen" überhaupt keine Teilchen sind, sondern dass es sich lediglich um ein mathematisches Berechnungsverfahren in einer speziellen Näherung (der sogenannten Störungstheorie) handelt

http://www-thphys.physics.ox.ac.uk/courses/C6/C6_2017/C6Notes/canonicalJC.pdf

Ein reales Teilchen mit Viererimpuls p entspricht den in (1.28) bzw. (1.54) definierten Zuständen; diese werden durch Operatoren bzw. "erzeugt".

Auch die Feldoperatoren können mittels dieser Operatoren dargestellt werden; siehe (1.7) bzw. (1.52).

Der Propagator bzw. in (1.62 ff) zusammen mit geeigneten Rechenregeln entspräche einer inneren Linie in einem Feynman-Diagramm (das einen Beitrag zu einer physikalischen Größe in der o.g. Näherung darstellt, nicht den gesamten tatsächlichen Prozess). Bei komplizierteren Diagrammen ist über alle inneren Linien d.h. alle inneren Impulse zu integrieren; je Vertex benötigt man eine delta-Funktion zur Impulserhaltung am Vertex:



Das, was man als "virtuelles Teilchen" bezeichnet, ist also gerade dieser Propagator, über dessen zulässige Impulse (Mehrzahl!) zu integrieren ist. Das hat mit dem o.g. Teilchen in (1.28) bzw. (1.54) rein mathematische nichts zu tun.


Betrachtet man die Lorentz-Struktur des Photon-Propagators in (1.96) so stellt man fest, dass der Propagator kein Lorentz-Vektor ist. Auch seine Eigenschaften bzgl. der Polarisation sind andere.

Ein weiterer Punkt ist die Ladung, d.h. im Falle der W-Bosonen der schwache Isospin. Reale W-Bosonen tragen schwache Isospin in der 3-dim. adjungierten Darstellung der SU(2), der Propagator trägt dagegen schwachen Isospin in der 3-dim. trivialen Darstellung.

Darüberhinaus ist der Propagator eines Eichfeldes nicht eindeutig sondern eichabhängig. In nicht-abelschen Eichtheorien gibt es sogar sogenannte "Geist-Teilchen", die ausschließlich als Propagatoren also als "virtuelle Teilchen" auftreten, ohne dass entsprechende reale Teilchen existieren würden; dabei handelt es sich wieder um mathematische Regeln, mehr nicht.

Das beste Indiz dafür, dass der Begriff „virtuelle Teilchen“ überflüssig ist und keinerlei Relevanz hat, ist, dass es hervorragende Bücher zur Quantenfeldtheorie gibt, in denen er nicht ein einziges Mal verwendet wird.

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terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 15. Apr 2022 11:27    Titel: Antworten mit Zitat

vielen Dank!
Aber lässt sich das auch populärwissenschaftlich für Nichtphysiker und Nichtmathematiker formulieren?
(was sind Operatoren, Feldoperatoren, Propagatoren, ein Viererimpuls, was ein Feynman-Diagramm, eine Lorentz-Struktur, eine 3-dim. adjungierte Darstellung der SU(2), ein Vertex, ein Eichfeld oder gar eine nicht-abelsche Eichtheorie?)

Andererseits, warum spricht man denn von virtuellen Photonen oder anderen virtuellen Bosonen, wenn sie doch gar keine Teilchen sind und faktisch - wenn ich richtig interpretiere - überhaupt nichts mit realen Bosonen zu tun haben (denn die sind ja im Gegensatz dazu Teilchen mit Impuls, Spin, Energie, Masse oder gar Ladung).

Und weiterhin: Bosonen werden doch gerade für die "Vermittlung" von WW zwischen Fermionen "gebraucht": die, die man im SM findet, haben aber dann doch dort plötzlich Impuls, Spin, Energie, Masse oder gar Ladung, welche dann aber auf magische Weise sofort wieder "verschwinden", sobald man sie für genau diese WW benötigt... ?
[img]https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/Standard_Model_of_Elementary_Particles-de.svg
[/img]

Oder anders gefragt:
wenn es keine virtuellen Teilchen gibt, also insb. also keine (virtuellen) Bosonen, was genau vermittelt dann die elektromagnetische, die starke und die schwache Wechselwirkung?
Und wozu sind dann die realen Bosononen gut?

Aber vielleicht klärt es sich ja aus einer umgangssprachlichen Erklärung ;-)

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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 15. Apr 2022 13:25    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Aber lässt sich das auch populärwissenschaftlich für Nichtphysiker und Nichtmathematiker formulieren?

Schwierig, und nicht in wenigen Sätzen. Jedenfalls nicht mit dem irreführenden Begriff „ virtuelle Teilchen“, der eine ziemlich falsche Vorstellung suggeriert.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Andererseits, warum spricht man denn von virtuellen Photonen oder anderen virtuellen Bosonen, wenn sie doch gar keine Teilchen sind und faktisch - wenn ich richtig interpretiere - überhaupt nichts mit realen Bosonen zu tun haben (denn die sind ja im Gegensatz dazu Teilchen mit Impuls, Spin, Energie, Masse oder gar Ladung).

Ich kann nur vermuten, ich weiß nicht, wer den Begriff geprägt hat. Es gibt m.M.n. verschiedene Arten von Physikern bzw. solche, die sich dafür halten: diejenigen, die den Begriff konsequent vermeiden; diejenigen, die ihn in einem Kontext wie Vorlesungen, Seminaren usw. verwenden, ggf. in Anführungszeichen, jedoch auf die von mir genannten Knackpunkte hinweisen; diejenigen, die schlicht zu faul oder zu schlampig sind, präzise zu formulieren; und diejenigen, die nicht verstanden haben, um was es geht, und die von anderen abschreiben, die dies ebenfalls nicht verstanden haben

terminus hat Folgendes geschrieben:
Und weiterhin: Bosonen werden doch gerade für die "Vermittlung" von WW zwischen Fermionen "gebraucht": die, die man im SM findet, haben aber dann doch dort plötzlich Impuls, Spin, Energie, Masse oder gar Ladung, welche dann aber auf magische Weise sofort wieder "verschwinden", sobald man sie für genau diese WW benötigt... ?

Nee.

In der Quantenfeldtheorie werden Bosonen und Fermionen im wesentlichen gleichartig eingeführt. Es gibt ganz normale reale Bosonen und Fermionen. Auch bei „virtuellen“ Bosonen und Fermionen treten die o.g. Probleme im wesentlichen gleichartig auf. Und es gibt sowohl innere Linien mit Bosonen als auch mit Fermionen.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Oder anders gefragt:
wenn es keine virtuellen Teilchen gibt, also insb. also keine (virtuellen) Bosonen, was genau vermittelt dann die elektromagnetische, die starke und die schwache Wechselwirkung?

Ich habe nicht gesagt, „dass es keine virtuellen Teilchen gibt“, sondern dass der Begriff „virtuelle Teilchen“ überflüssig ist, weil es sich nicht um etwas Teilchenartiges handelt, sondern um ein Berechnungsverfahren. Was es natürlich gibt, ist dieses Berechnungsverfahren.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Und wozu sind dann die realen Bosononen gut?

Was ist das für eine seltsame Frage?

Stell dir vor, du möchtest jemanden, der keine Bruchrechnung beherrscht, das Newtonsche Gravitationspotential

φ(r) = GM / r

erklären.

Du kannst ihm entweder die Geschichte erzählen, dass es da einen Zauberer gibt, der den Raum so verknüllt, dass virtuell aus kleinen Abständen große werden und umgekehrt, und das hinterher wieder rückgängig und unsichtbar macht - wir nennen ihn kurz den virtuellen Raumverundentknüllungsundverschleierungsmagier - oder du kannst ihm die Bedeutung des Bruchstrichs / erläutern.

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Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 15. Apr 2022 14:09    Titel: Antworten mit Zitat

nein, du hast meine Frage "Und wozu sind dann die realen Bosononen gut?" falsch verstanden.
Ich meinte dies im Rahmen des SM, wenn man sie dort einführt als Teilchen, die Kräfte/WW zwischen Fermionen vermitteln (u.a. W für weak, Gluon für glue für stark), grob vereinfacht:
Atomkerne setzen sich aus Neutronen und Protonen zusammen, diese werden aus Fermionen (i.e., Quarks) gebildet, und außen herum schwirren Elektronen (ebenfalls Fermionen). Damit alles zusammenhält, werden dabei Quarks 3er-weise von Gluonen zusammengehalten (starke WW), W/Z(?) Bosonen sind für die up/down/ß-Zerfall-Sache verantwortlich (schwache WW) , und Photonen (EM-WW) halten die Elektronen auf ihren Orbitalen um die Protonen.
Tatsächlich werden aber für WW offenbar gar keine Bosonen benötigt, sondern nur "virtuelle Bosonen", die aber ja gar keine Bosonen sind.
So gesehen hätten dann aber reale (Eich-) Bosonen gar keine "Funktion" z.B. für Hadronen (im Gegensatz zu Fermionen):
was "machen" also reale Bosonen ("wofür sind sie gut", was ist aus ihnen ggf. "zusammengesetzt")?

Zur Aussage „dass es keine virtuellen Teilchen gibt“:
da bezog ich mich schwerpunktmäßig auf den Begriff "Teilchen", denn wenn virtuelle Bosonen tatsächlich keine Teilchen sind, dann sind es ja auch gar keine Bosonen, denn Bosonen sind ja Teilchen:
also müssen "virtuelle Teilchen" was anderes sein als Teilchen, was auch immer - aber wo tauchen sie dann genau im SM auf?

Und welche "Bosonen" wurden seinerzeit als "W" für weak und "Gluon" für stark bezeichnet? Die realen Bosonen oder die virtuellen Rechenformeln?

Aber vielleicht warte ich besser erst mal auf eine populärwissenschaftliche Erklärung deines 1. Antwortposts auf meine TOP-Frage, denn bislang ist mir das alles viel zu nebulös als Nichtphysiker...

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jh8979
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Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 15. Apr 2022 19:43    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:

Aber vielleicht warte ich besser erst mal auf eine populärwissenschaftliche Erklärung deines 1. Antwortposts auf meine TOP-Frage, denn bislang ist mir das alles viel zu nebulös als Nichtphysiker...

Ich versuch es mal, auch wenn Du sicher schon gemerkt hast, dass dies nicht ganz einfach ist.

Konkretes Beispiel: Ich möchte berechnen, wie sich zwei Elektronen verhalten, die ich aufeinanderschieße. Also unter welchem Winkel, messe ich wieviele Elektronen, wenn ich das Experiment zigfach ausführe, etc. Dafür sind wichtig: Dies ist ein Prozess, bei dem zwei Elektronen reingehen und zwei wieder rauskommen. (Klingt trivial)

Dies sieht man in allen Bildern im Anhang: Zwei gerade Linien gehen von untern rein, zwei gerade Linien gehen nach oben raus. Dies sind die reellen Teilchen. Also richtige Teilchen, die wir messen können.

Was dazwischen passiert ist jedoch eine komplizierte Rechnung. Eine Möglichkeit hier ist, wie Tom es gesagt hat, es näherungsweise zu berechnen (Stichwort hier: Störungstheorie), also "ungefähr". Und da gibt es nun z.B. eine Möglichkeit das grafisch darzustellen, so wie man das in dem Bild sehen kann:
1. Man malt alle möglichen Diagramme auf. Dafür gibt es verschiedene Regeln: Gerade "Elektron"-Linien dürfen nicht enden zwischendurch. "Photonen"-Linien (die gewellten) dürfen sich nur an so einem 3er-Knoten mit 2 geraden Linien treffen, etc.
2. Für jedes dieser Diagramme existiert eine Vorschrift dies in eine Rechenvorschrift umzuwandeln, die mir einen Beitrag zur gewünschten Rechnung gibt. Diese kann man dann (im Idealfall) durchführen und kommt zum gewünschten Ergebnis:
z.B. 50% der Elektronen, die aus der Streuung herauskommen, haben einen Winkel von weniger als 90° zueinander oder was weiss ich.

Jetzt zu den Begriffen:
reelle Teilchen: Sind hier nur die geraden Linien die untern reingehen und oben rauskommen. Das sind Elektronen, die in die Streuung reingehen und die man misst, wenn sie wieder rauskommen. Daher reell.
virtuelle Teilchen: die Linien im Diagramm, die nicht nach aussen gehen, sehen z.T. genauso aus wie die, der realen Teilchen, es gibt innere, gerade Linien (z.B. in der "Box" in b). Diese heissen dann "virtuelle Elektronen", weil sie irgendwie was mit den äußeren (reellen) Elektronen zu tun haben, aber halt nur eine Rechenhilfe sind. Die gewellten Linien in diesen Diagrammen sind alle "virtuelle Photonen", weil keine nach aussen gehen: Man beobachtet hier keine reellen Photonen. Nur 2 Elektronen rein, 2 raus.

Der Begriff "virtuelle Teilchen" kommt also nur von dieser Näherung, die sich so schön graphisch darstellen lässt, in der die "virtuellen Teilchen" irgendwie genauso dargestellt werden wie die "reellen Teilchen"... nur sind die einen intern, die anderen führen auch nach aussen (sind also beobachtbar).

Der Grund, dass man diese Begriffe verwendet, ist vermutlich, dass die Regeln, wie man diese Graphen hinmalen darf, wirklich sehr leicht sind.
Hier:
1. Gerade "Elektron"-Linien dürfen nie enden.
2. Gewellte "Photon"-Linien, müssen immer an einer T-Kreuzung mit geraden Linien enden.
Es ist also leicht alle möglichen Graphen (mit einer maximalen Anzahl an Knoten) zu zeichnen. Dann muss man "nur noch" rechnen.

PS: Ja, DASS dies so ist, ist nicht offensichtlich. Dafür muss man sich intensiv mit Quantenfeldtheorien und der Mathematik beschäftigen, um wirklich einzusehen, dass dies Sinn ergibt.



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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 15. Apr 2022 20:09    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
nein, du hast meine Frage "Und wozu sind dann die realen Bosononen gut?" falsch verstanden.
Ich meinte dies im Rahmen des SM, wenn man sie dort einführt als Teilchen, die Kräfte/WW zwischen Fermionen vermitteln (u.a. W für weak, Gluon für glue für stark), grob vereinfacht:
Atomkerne setzen sich aus Neutronen und Protonen zusammen, diese werden aus Fermionen (i.e., Quarks) gebildet, und außen herum schwirren Elektronen (ebenfalls Fermionen). Damit alles zusammenhält, werden dabei Quarks 3er-weise von Gluonen zusammengehalten

Das wird oft so dargestellt, ist aber letztlich falsch.

Das bekannteste Boson ist das Photon, und das kennst du als reales Licht. Zu beschreiben, wie ein Atom mittels „virtueller Photonen“ zusammengehalten wird, ist extrem kompliziert. Auch in der Quantenfeldtheorie verwendet man dazu zunächst ein 1/r Potential (plus Quantenkorrekturen, die man mittels Feynman-Diagrammen berechnet).

terminus hat Folgendes geschrieben:
Tatsächlich werden aber für WW offenbar gar keine Bosonen benötigt, sondern nur "virtuelle Bosonen", die aber ja gar keine Bosonen sind.

Du meinst immer noch, dass Fermionen und Bosonen völlig unterschiedlich betrachtet werden. Das trifft nicht zu.

Es gibt übrigens gebundene Zustände der QCD, die ausschließlich aus Gluonen bestehen. Aus bestimmten Gründen findet man diese Teilchen jedoch nicht isoliert, denn erstens zerfallen sie sehr schnell, und zweitens existieren sie nur in Superposition mit gewöhnlichen Hadronen, die auch Quarks enthalten. Zur Berechtigung dieser Glueballs werden keine „virtuellen Gluonen“ verwendet.

terminus hat Folgendes geschrieben:
… also müssen "virtuelle Teilchen" was anderes sein als Teilchen, was auch immer - aber wo tauchen sie dann genau im SM auf?

Als mathematische Ausdrücke, sonst nirgendwo.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Aber vielleicht warte ich besser erst mal auf eine populärwissenschaftliche Erklärung deines 1. Antwortposts auf meine TOP-Frage, denn bislang ist mir das alles viel zu nebulös als Nichtphysiker...

Was ist denn deine Top-Frage?


Ich hätte auch eine: kannst du einen Reset machen und virtuelle Teilchen einfach komplett vergessen?

https://web.physics.ucsb.edu/~mark/ms-qft-DRAFT.pdf
Quantum Field Theory
Mark Srednicki
University of California, Santa Barbara
(nicht mein Favorit, aber sehr umfassend und online verfügbar)

Propagator: 243 Treffer
Particle: 417 Treffer
Virtual: 0 Treffer

Tanzen

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Aruna



Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 503

Beitrag Aruna Verfasst am: 15. Apr 2022 20:47    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
vielen Dank!
Aber lässt sich das auch populärwissenschaftlich für Nichtphysiker und Nichtmathematiker formulieren?
(was sind Operatoren, Feldoperatoren, Propagatoren, ein Viererimpuls, was ein Feynman-Diagramm, eine Lorentz-Struktur, eine 3-dim. adjungierte Darstellung der SU(2), ein Vertex, ein Eichfeld oder gar eine nicht-abelsche Eichtheorie?)


Tanzen

Ich bin gespannt.
Bis dahin hilft der Wikipedia-Artikel zu Austauschteilchen vielleicht etwas weiter:

https://de.wikipedia.org/wiki/Austauschteilchen?msclkid=612764febce211ec8be66ce60f39d1d8#Modellvorstellung_aus_der_klassischen_Physik

terminus hat Folgendes geschrieben:

Andererseits, warum spricht man denn von virtuellen Photonen oder anderen virtuellen Bosonen, wenn sie doch gar keine Teilchen sind und faktisch - wenn ich richtig interpretiere - überhaupt nichts mit realen Bosonen zu tun haben


überhaupt nix?
Die haben doch ganzzahligen Spin.

terminus hat Folgendes geschrieben:

Und weiterhin: Bosonen werden doch gerade für die "Vermittlung" von WW zwischen Fermionen "gebraucht": die, die man im SM findet, haben aber dann doch dort plötzlich Impuls, Spin, Energie, Masse oder gar Ladung, welche dann aber auf magische Weise sofort wieder "verschwinden", sobald man sie für genau diese WW benötigt... ?


In wie fern verschwinden diese Eigenschaften?
In dem von Dir verlinkten Wiki-Artikel steht z.B. :

"Beispielsweise überträgt das virtuelle Photon bei der elastischen Streuung zweier Elektronen, im Schwerpunktsystem betrachtet, nur Impuls, aber keine Energie."

Das muss also wohl Impuls haben, wenn es den übertragen soll. Der Überträger verschwindet, aber nicht der Impuls.

terminus hat Folgendes geschrieben:

Und wozu sind dann die realen Bosononen gut?


z.B. Photonen?
Manche davon erleichtern z.B. die optische Wahrnehmung enorm.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 15. Apr 2022 23:45    Titel: Antworten mit Zitat

erstmal dankeschön an alle!
@ jh8979: danke, das mit dem Zusammenprall von Photonen habe ich glaube ich grob einigermaßen verstanden :)
Meine TOP Frage bezog sich allerdings ganz besonders auf reale/virt. Teilchen, die WW zwischen Fermionen vermitteln:
Photonen real/virt. für die EM-WW
Gluonen real/virt. für die starke WW
W/Z-Bosonen real/virt. für die schwache WW.

Die ersten beiden (realen) haben ja nun schon mal keine Masse, aber:
- Photonen haben immerhin einen Impuls (Energie*Freq.): warum hauen sie beim hin+herfliegen nicht die Elektronen aus dem Orbital (abstoßende Wirkung, nicht anziehend; m.a.W.: warum darf man hier ihren Stoß-Impuls weglassen und warum führen sie stattdessen zur elektrischen Anziehung?)
- Gluonen immerhin und haben zwar keine Masse und keine Energie, wenn sie zwischen Quarks hin- und herfliegen, und dann übertragen sie immerhin keinen Impuls.... aber was führt dann zur starken Anziehung und wie bringen sie dann plötzlich irgendwie Masse in das Hadron? (angeblich nicht über das Higgs-Teilchen/Higgsfeld): wo kommt hier bei den virt.Gluonen also die Masse im Hadron her, die die realen nicht haben?
- W/Z-Bosonen haben eine ziemlich hohe Energie/Ruhemasse: wenn die zwischen up und down-Quarks hin- und herfliegen, dann entsteht also wieder ein abstoßender Impuls, wohin verschwindet der beim virt.Boson? Und wie entsteht hier über das virt.W-Boson ein ß-Zerfall?
Und dann scheinen diese aber (virt.) im Atomkern mit dem Higgs-Feld zu interagieren, nicht aber, wenn sie real vorliegen - warum nicht?

Und die Gretchenfragen:

Was haben also alle 3 realen Bosonen tatsächlich mit den virtuellen zu tun?
Beim Zusammenprall 2er Photonen verstehe ich es nur als eine mathematische Näherung, um Flugbahnen vorherzusagen, aber immerhin gehen ja auch 2 reale Photonen rein und es kommen dann auch wieder 2 reale Photonen raus.
Bei den virt.Boson-Fermion-WW aber erkenne ich keine reale Bosonen (γ, W, g) die jemals reingegangen wären, wo kamen sie also her und wo bleiben ihre realen Quanten-Eigenschaften innerhalb des Atoms?
[img]https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Standard_Model_of_Elementary_Particles-de.svg/660px-Standard_Model_of_Elementary_Particles-de.svg.png
[/img]

Wenn virt.Bosonen aber nur Rechenformeln auf dem Papier sind:
- warum heißen sie dann wie die 3 realen Bosonen?
- warum hat man die realen Bosonen nach WW benannt, die sie "real" ja gar nicht vollziehen?
- und was hält dann im realen Atomkern/Atom tatsächlich die Fermionen zusammen (pure Rechenregeln auf dem Papier zum Schätzen machen ja nichts in der realen Welt)...

?(

(an TomS: Fachpublikationen mit höherer Mathematik in Englisch helfen leider nicht, siehe dein 1. Antwortpost;
und an Aruna: ntl. dachte ich nicht an die realen Photonen, sondern an die Funktion von realen Gluonen und W/Z)

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TomS
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Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 09:34    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Photonen haben immerhin einen Impuls (Energie*Freq.): warum hauen sie beim hin+herfliegen nicht die Elektronen aus dem Orbital?

Weil diese Vorstellung Käse ist und du deswegen bitte diese und andere Ideen virtueller Teilchen mental ersatzlos entsorgst ;-)

Da fliegt nichts hin und her!

Bei den Gluonen u.a. wird es nicht besser.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Was haben also alle 3 realen Bosonen tatsächlich mit den virtuellen zu tun?

s.o.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Wenn virt.Bosonen aber nur Rechenformeln auf dem Papier sind:
- warum heißen sie dann wie die 3 realen Bosonen?
- warum hat man die realen Bosonen nach WW benannt, die sie "real" ja gar nicht vollziehen?

Egal, jemand hat die Dinger so gennant, war rückblickend ein Fehler.

(In dem verlinkten Buch wird der z.B. vermieden; es geht überhaupt nicht darum, dass du das verstehst, sondern nur darum, dass der Autor diesen Begriff „virtuelle Teilchen“ nicht verwendet, jedoch trotzdem ein vollständiges Buch zur Quantenfeldtheorie schreiben kann)

terminus hat Folgendes geschrieben:
… und was hält dann im realen Atomkern/Atom tatsächlich die Fermionen zusammen?

Das wäre eine sinnvolle Frage!

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Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 10:12    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Zitat:
terminus hat Folgendes geschrieben:
… und was hält dann im realen Atomkern/Atom tatsächlich die Fermionen zusammen?

Das wäre eine sinnvolle Frage!

OK, danke, fassen wir zusammen:
- Vektorbosonen wurden irreführend bezeichnet
- Vektorbosonen vermitteln keine Kräfte/WW zwischen Fermionen
- es lassen sich nur virtuelle Rechnungen zur Abschätzung von Bindungs-Kräften/WW im Atom durchführen
- Photonen, Gluonen und W/Z-Bosonen haben keine Funktion i.S. von WW innerhalb von Atomen und sind auch keine Teile von ihnen
- woher die Masse von Protonen und Neutronen kommt, ist schleierhaft (von Gluonen ja nicht)
- woher der ß-Zerfall kommt, ist schleierhaft (von W-Bosonen ja nicht)
- was im realen Atomkern/Atom tatsächlich die Fermionen zusammenhält, ist schleierhaft
(??)

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 16. Apr 2022 10:27, insgesamt einmal bearbeitet
jh8979
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Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 16. Apr 2022 10:26    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
erstmal dankeschön an alle!
@ jh8979: danke, das mit dem Zusammenprall von Photonen habe ich glaube ich grob einigermaßen verstanden smile

Offensichtlich zu grob... daher meine Erklärung. Aber sieht nicht aus, als ob Du Dir die Mühe machst sie zu verstehen.
terminus



Anmeldungsdatum: 17.10.2020
Beiträge: 555

Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 10:29    Titel: Antworten mit Zitat

wieso? woher kommt diese abschätzige Beurteilung?
Mühe schon, aber mein Verständnis als nicht-Mathematiker und nicht-Physiker ist nun mal zugegebenermaßen begrenzt, und die unkommentierten Graphen https://www.physikerboard.de/files/images-2_135.png bleiben mir tatsächlich völlig unklar
(immerhin schrieb TomS, "virtuelle Teilchen" existieren nicht, es seien nur Rechnungen quasi zur mathematischen Abschätzung von möglichen Effekten)

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Kurt



Anmeldungsdatum: 20.06.2021
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Wohnort: Bayern

Beitrag Kurt Verfasst am: 16. Apr 2022 10:38    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
wieso? woher kommt diese abschätzige Beurteilung?
Mühe schon, aber mein Verständnis als nicht-Mathematiker und nicht-Physiker ist nun mal zugegebenermaßen begrenzt...
(immerhin schrieb TomS, "virtuelle Teilchen" existieren nicht, es seien nur Rechnungen zur mathematischen Abschätzung)


Ein kleiner Gedankenanstoss
Die Vorgänge im Kern, im Atom, im Molekül sind im Prinzip gleich.
Die einzelnen Komponenten "drücken", durch Eigenbeschleunigung zum Zentrum, durch Lichtdruck werden sie auf Abstand gehalten (halten sich selber auf Abstand) damit nicht alles zu einem Haufen zusammenkracht.
Die Abstände sind frequenzabhängig und eine 1/4 Wellenlänge einer Schwingung bzw. Vielfaches davon.

Kurt

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Wir werden die Natur erst verstehen wenn wir kapieren wie genial einfach sie funktioniert.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 10:43    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
OK, danke, fassen wir zusammen:
- Vektorbosonen wurden irreführend bezeichnet
- Vektorbosonen vermitteln keine Kräfte/WW zwischen Fermionen
- es lassen sich nur virtuelle Rechnungen zur Abschätzung von Bindungs-Kräften/WW im Atom durchführen
- Photonen, Gluonen und W/Z-Bosonen haben keine Funktion i.S. von WW innerhalb von Atomen und sind auch keine Teile von ihnen
- woher die Masse von Protonen und Neutronen kommt, ist schleierhaft (von Gluonen ja nicht)
- woher der ß-Zerfall kommt, ist schleierhaft (von W-Bosonen ja nicht)
- was im realen Atomkern/Atom tatsächlich die Fermionen zusammenhält, ist schleierhaft
(??)

Was du da zusammenfasst hast, habe ich so nie geschrieben.

- der Begriff "virtuelle Teilchen" ist irreführend
- Vektorbosonfelder vermitteln Wechselwirkungen
- Rechnungen bezüglich Wechselwirkungen lassen sich sehr konkret und präzise durchführen
- Photon- und Gluon-Felder vermitteln Wechselwirkungen
- diese spielen für Atome und Kerne eine maßgebliche Rolle
- die Massen von Protonen und Neutronen können im Rahmen der QCD berechnet werden
- der Mechanismus der Masseerzeugung ist verstanden
- der ß-Zerfall wird durch die Wechselwirkung von Quarks mit den W-Boson-Feldern verursacht
- die Bindung in Atomen stammt aus der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Protonen
- die Bindung im Atomkernen stammt von den Quarks und Gluonen

Ich hatte dich lediglich gebeten, deine irreführende Vorstellung von virtuellen Krauftaustauschteilchen aufzugeben.

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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 10:47    Titel: Antworten mit Zitat

Kurt hat Folgendes geschrieben:

Ein kleiner Gedankenanstoss
Die Vorgänge im Kern, im Atom, im Molekül sind im Prinzip gleich.
Die einzelnen Komponenten "drücken", durch Eigenbeschleunigung zum Zentrum, durch Lichtdruck werden sie auf Abstand gehalten (halten sich selber auf Abstand) damit nicht alles zu einem Haufen zusammenkracht.
Die Abstände sind frequenzabhängig und eine 1/4 Wellenlänge einer Schwingung bzw. Vielfaches davon.
Kurt

ok, danke, aber wir reden ja dann immer noch nur von virtuellen Berechnungen (ehemals "virtuelle Teilchen"), nicht aber von realen Vektorbosonen, denn die vermitteln ja keine WW und wurden nur früher mal aus einem Fehler heraus fälschlich so benannt (Weak, Gluon).
Dass Fermionen irgendwie "auf Abstand" gehalten werden müssen, damit sie nicht zusammenkrachen, ist auch logisch, aber was hält sie dann im Gegenzug zusammen, sodass up/down-Quarks und Elektronen nicht komplett auseinanderfliegen und damit ein Neutron per down-up-Umwandlung zu Proton+Elektron zerfallen kann? (Wohlgemerkt: real, nicht per virtuelle Näherungsrechnungen auf dem Papier)

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Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 10:55    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn ich dir einen guten Rat geben darf, dann ignoriere bitte Kurts Beiträge. Wenn du irgendetwas davon auch nur entfernt als logisch empfindest, bist auf dem besten Weg in die völlige Verwirrung.
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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 10:59    Titel: Antworten mit Zitat

edit, umformuliert
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Zuletzt bearbeitet von terminus am 16. Apr 2022 11:06, insgesamt 4-mal bearbeitet
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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 11:06    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Was du da zusammenfasst hast, habe ich so nie geschrieben.

- der Begriff "virtuelle Teilchen" ist irreführend
- Vektorbosonfelder vermitteln Wechselwirkungen
- Rechnungen bezüglich Wechselwirkungen lassen sich sehr konkret und präzise durchführen
- Photon- und Gluon-Felder vermitteln Wechselwirkungen
- diese spielen für Atome und Kerne eine maßgebliche Rolle
- die Massen von Protonen und Neutronen können im Rahmen der QCD berechnet werden
- der Mechanismus der Masseerzeugung ist verstanden
- der ß-Zerfall wird durch die Wechselwirkung von Quarks mit den W-Boson-Feldern verursacht
- die Bindung in Atomen stammt aus der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Protonen
- die Bindung im Atomkernen stammt von den Quarks und Gluonen

Ich hatte dich lediglich gebeten, deine irreführende Vorstellung von virtuellen Krauftaustauschteilchen aufzugeben.


aha, danke, dann war das irgendwie missverständlich, denn von "Feldern" war bislang immerhin nirgends die Rede gewesen und ebensowenig von "Kraftaustauschteilchen".
Zitat:
Ich habe nicht gesagt, „dass es keine virtuellen Teilchen gibt“, sondern dass der Begriff „virtuelle Teilchen“ überflüssig ist, weil es sich nicht um etwas Teilchenartiges handelt, sondern um ein Berechnungsverfahren. Was es natürlich gibt, ist dieses Berechnungsverfahren.

Zitat:
Eine Möglichkeit hier ist, wie Tom es gesagt hat, es näherungsweise zu berechnen (Stichwort hier: Störungstheorie), also "ungefähr". Und da gibt es nun z.B. eine Möglichkeit das grafisch darzustellen, so wie man das in dem Bild sehen kann


Also kommen dann doch alle 3 realen Vektorbosonen im Atom vor (mit Feldern für WW zwischen Quarks und zwischen Proton und Elektron)?
Oder falls es keine Vektorbosonen im Atom gibt:
woher kommen ansonsten diese Felder?

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Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 11:24    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
Also kommen dann doch alle 3 realen Vektorbosonen im Atom vor (mit Feldern für WW zwischen Quarks und zwischen Proton und Elektron)?

Wenn du das jetzt bitte nicht wieder zu anschaulich auffasst: ja, diese Felder kommen vor

Nein, um „reale Vektorbosonen“ handelt es sich hier nicht; dieser Begriff ist eher für Phänomene reserviert, in denen die Vektorbosonen tatsächlich „teilchenartig“ auftreten, wie zum Beispiel bei Photonen in einem Lichtstrahl; das ist beim Photonfeld im Atom und beim Gluonfeld im Atomkern bzw. Nukleon nicht der Fall.

Belasse es bei den Feldern.

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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 11:28    Titel: Antworten mit Zitat

danke dir!
aber dann nochmal (war wegen nachträglichem Edit crossover gepostet):
nachdem es nun offenbar tatsächlich keine Vektorbosonen im Atom gibt:
woher kommen dann diese Felder?

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Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 11:41    Titel: Antworten mit Zitat

Du müsstest die Frage umgekehrt formulieren: Nicht die Felder stammen von den Vektorbosonen, sondern die Vektorbosonen von den Feldern. Die Felder sind letztlich immer und überall da, sie durchdringen alles. Auch wenn dir das widersinnig erscheint, weiß man im Rahmen der QCD, dass Quark- und Gluonfelder sogar außerhalb des Atomkerns im Vakuum nicht verschwinden. Aber die Vektorbosonen sind sehr spezielle Zustände dieser Felder, in denen diese Felder „teilchenartig“ erscheinen. Und das ist in den meisten Fällen nicht gegeben.

Wenn man zum Beispiel ein Elektron an einem Protonen streut, dann „sieht“ das Elektronen nicht unbedingt ein teilchenartiges Quark; dies trifft nur unter besonderen Umständen zu. In anderen Fällen streut das Elektron am Proton als Ganzem, d.h. in diesen Fällen ist es nicht sinnvoll, von teilchenartigen Quarks zu sprechen - insbs. nicht von genau drei Quarks. Es ist jedoch immer sinnvoll, vom Quarkfeld zu sprechen.

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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 13:40    Titel: Antworten mit Zitat

aha, ein ganz neuer Gesichtspunkt...
Zitat:
Nicht die Felder stammen von den Vektorbosonen, sondern die Vektorbosonen von den Feldern.

trifft das dann auch für alle Fermionen und auch das Higgs-Boson zu, d.h. letztendlich für alle Teilchen des SM?
D.h., auch alle Fermionen inkl. Neutrinos (und auch das Higgsboson) stammen von Feldern?
Wobei zu jedem beliebigen Teilchen des SM also ein spezifisches Feld existiert, das es erzeugt?

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Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 15:13    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, so kann man das sagen. Ein „Teilchen“ ist letztlich ein spezieller Anregungszustand eines Feldes, z.B. mit hinreichend scharf definiertem Impuls. Letztlich versagt die Anschauung, damit muss man leben.
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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 15:43    Titel: Antworten mit Zitat

perfekt, danke, das muss ich nun erstmal sacken lassen.
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Beitrag Kurt Verfasst am: 16. Apr 2022 17:10    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
perfekt, danke, das muss ich nun erstmal sacken lassen.


Und bedenke auch:
Es gibt keine einzelnen Felder, ebenso keine Photonen.
Das ist wie mit der Energie auch, alles sind reine Vorstellungsdinger/Rechengrössen ohne real zu existieren.

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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 17:33    Titel: Antworten mit Zitat

naja, wenn ich TomS richtig verstanden habe:
genau jeweils 1 Feld für jedes Teilchen aus dem SM (also insg. 17 verschiedene) -
aber das wirft die Frage auf:
diese 17 Felder durchziehen dann das gesamte Universum, mit verschiedenen lokalen Eigenschaften bzw. Anregungszuständen...?

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Beitrag TomS Verfasst am: 16. Apr 2022 17:43    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
naja, wenn ich TomS richtig verstanden habe:
genau jeweils 1 Feld für jedes Teilchen aus dem SM (also insg. 17 verschiedene) -
aber das wirft die Frage auf:
diese 17 Felder durchziehen dann das gesamte Universum, mit verschiedenen lokalen Eigenschaften bzw. Anregungszuständen...?

Letzteres ja.

Die Zählung ist etwas komplizierter, je nach dem, wie welche Teilchensorte bzw. verallgemeinerte Ladung gezählt wird. Aber ja, je Teilchensorte ein Feld.

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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 17:54    Titel: Antworten mit Zitat

mhhm...
dann macht mir allerdings, wenn ich darüber nachdenke, nur noch die Vorstellung Schwierigkeiten, inwiefern dann z.B. die schwache und die starke WW nur auf extrem kurze Entfernung zwischen u/d-Quarks wirken, während die EM-WW schon viel weiter wirkt (und "nur" im Quadrat der Entfernung abnimmt)... wo doch die Bosonen-Felder eh das gesamte Universum durchziehen... ?(

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Beitrag Kurt Verfasst am: 16. Apr 2022 18:01    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
naja, wenn ich TomS richtig verstanden habe:
genau jeweils 1 Feld für jedes Teilchen aus dem SM (also insg. 17 verschiedene) -
aber das wirft die Frage auf:
diese 17 Felder durchziehen dann das gesamte Universum, mit verschiedenen lokalen Eigenschaften bzw. Anregungszuständen...?


Ist doch viel zu kompliziert, ein einziges "Feld" reicht aus.
Dieses liefert auch die Grundlage für die Existenz von Materie, für den Grundbaustein dieser.
Daraus, so kann man sich das durchaus vorstellen, sind alle anderen Teilchen gebildet. Damit diese Teilchen, damit Materie, stabil ist/sind, ist ein Vorgang notwendig der diese Stabilität bewerkstelligt/gewährleistet.
Es sind also nur zwei Umstände notwendig, ein "Feld", genannt "Trägersubstanz", und ein Schwingvorgang.
Das reicht (anscheinend) aus um neben der Gravitation auch alle anderen "Erscheinungen" erklären zu können und zu verstehen.

Kurt

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Beitrag Aruna Verfasst am: 16. Apr 2022 18:19    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:

trifft das dann auch für alle Fermionen und auch das Higgs-Boson zu, d.h. letztendlich für alle Teilchen des SM?
D.h., auch alle Fermionen inkl. Neutrinos (und auch das Higgsboson) stammen von Feldern?
Wobei zu jedem beliebigen Teilchen des SM also ein spezifisches Feld existiert, das es erzeugt?


hier ein Video von Josef M. Gaßner zu Quantenfeldtheorien, die allgemein Elementarteilchen als Anregungen von entsprechenden Feldern betrachten:

https://www.youtube.com/watch?v=uJXBRlXyH44

terminus hat Folgendes geschrieben:

Mühe schon, aber mein Verständnis als nicht-Mathematiker und nicht-Physiker ist nun mal zugegebenermaßen begrenzt, und die unkommentierten Graphen https://www.physikerboard.de/files/images-2_135.png bleiben mir tatsächlich völlig unklar


hier aus der gleichen Reihe eine Einführung in Feynmangraphen, (wo das Schleuderzeichen eingeblendet wird, wird es etwas mathematischer, aber diese Passagen sind wichtig, um zu verstehen, was da dahinter steckt.)
Zunächst geht es um die Wechselwirkung von Elektronen mit dem elektromagnetischen Feld (Quantenelektrodynamik):

https://www.youtube.com/watch?v=yXcOSo3treE

hier noch eines zur Quantenchromodynamik, der Feldtheorie, die sich mit den Feldern beschäftigt, die mit Quarks, Gluonen etc. zu tun haben:
(ich hab den Start an die Stelle gesetzt, wo es mit den Feynmangraphen losgeht):

https://www.youtube.com/watch?v=oaYhMayj1Sk&t=861s

Er verwendet nun auch für die inneren Linien in den Diagrammen den Begriff "virtuelle Teilchen" oder "Austauschteilchen", Du kannst Dir dabei ja dann immer sagen, dass diese Linien für mathematische Terme stehen, die in der Berechnung der Wechselwirkung zwischen zwei realen Teilchen auftauchen.
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Beitrag terminus Verfasst am: 16. Apr 2022 18:23    Titel: Antworten mit Zitat

dankeschön, werd' ich mir reinziehen ;-)
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Beitrag TomS Verfasst am: 17. Apr 2022 06:41    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
dann macht mir allerdings, wenn ich darüber nachdenke, nur noch die Vorstellung Schwierigkeiten, inwiefern dann z.B. die schwache und die starke WW nur auf extrem kurze Entfernung zwischen u/d-Quarks wirken, während die EM-WW schon viel weiter wirkt (und "nur" im Quadrat der Entfernung abnimmt)... wo doch die Bosonen-Felder eh das gesamte Universum durchziehen... ?(

Es gibt zwischen je zwei Feldern eine ähnliche Beziehung wie die Unschärfenrelation zwischen Ort und Impuls, d.h. nicht beide Felder dürfen exakt Null sein. Tatsächlich sind die elektromagnetischen sowie die W- und Z-Felder im Vakuum im Mittel Null, fluktuieren jedoch um diesen Wert. Gluon- und Quarkfelder sind eigentümlicherweise im Vakuum auch im Mittel nicht Null, d.h. im Vakuum liegen zwar keine teilchenartigen Anregungen vor, es ist jedoch nicht wirklich leer, hat jedoch die niedrigste Energie.

Die Reichweite versteht man teilweise sogar ohne Quantenfeldtheorie.

Um eine Quelle - d.h. eine teilchenartige Anregung - entsteht ein Feld. Die Reichweite hat etwas mit dem Massenterm zu tun. Das masselose elektromagnetische Feld fällt umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstand ab, die schwachen W- und Z-Felder exponentiell. Für das Gluonfeldes im Nukleon oder Atomkern gilt eine völlig andere Dynamik, die man klassisch nicht wirklich verstehen kann. Im Nukleon ist die Wechselwirkung auf sehr kurzen Abständen praktisch vernachlässigbar, wächst jedoch mit steigendem Abstand stark an, so dass ungebundene Quarks und Gluonen nicht existieren können; die Berechnung mittels „virtueller Teilchen“ funktionieren hier nicht, man benötigt andere mathematische Methoden. Außerhalb des Atomkerns darf man sich vorstellen, dass die starke Wechselwirkung nicht direkt durch das Gluonfeld vermittelt wird, sondern durch das Pionfeld, das wiederum exponentiell abfällt.

Die Quellen des Feldes sind lokale Anregungen, im Falle des elektromagnetischen Feldes also geladene teilchenartige Anregungen des Elektron-Positron-Feldes. Im Falle des Gluonfeldes sind es Quarkfelder, aber eben auch das Gluonfeld selbst.

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Beitrag terminus Verfasst am: 17. Apr 2022 10:08    Titel: Antworten mit Zitat

dankeschön, ziemlich kompliziert...
aber hierzu noch eine Verständnisfrage:
Zitat:
Um eine Quelle - d.h. eine teilchenartige Anregung - entsteht ein Feld

Ich hatte es oben so verstanden, als ob Teilchen durch eine Anregung eines Feldes entstehen, dass Felder selber aber überall immer schon universell zugegen sind (z.B. reale oder virt. Gluonen oder W-Bosonen entstehen durch eine lokale Anregung eines Gluonenfeldes oder eines W-Feldes, reale Quarks oder Elektronen entstehen durch lokale Anregung von Quark- oder e-Feldern,...):
wieso "entsteht" jetzt ein Feld um ein Gluon, W, Quark oder e herum (die doch selber aus Feldern entstanden sind), also jetzt plötzlich anders herum, wo doch Felder immer schon "da sind", und um was für ein Feld handelt es sich?
Oder meintest du, es entsteht eine lokale (durch Masse induzierte) Anregung von (immer schon ubiquitären) Bosonenfeldern rund um reale Masseteilchen herum?

z.B., nehmen wir an, wir hätten (reale) 2*u und 1*d und 1*e einigermaßen nahe beieinander, durch entsprechende Anregungen der u- und d- und e-Felder. Außenrum und dazwischen jede Menge andere Fermionen- und Bosonen-Felder, die alles durchdringen, aber alle noch ziemlich auf Null.
Was davon muss jetzt noch angeregt werden (oder wird angeregt), spontan oder induziert, wie, und wodurch?
Wie geht's weiter?
Wie entsteht daraus in H-Atom?

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Beitrag TomS Verfasst am: 17. Apr 2022 17:08    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hatte das wohl missverständlich formuliert.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Ich hatte es oben so verstanden, als ob Teilchen durch eine Anregung eines Feldes entstehen, dass Felder selber aber überall immer schon universell zugegen sind … wieso "entsteht" jetzt ein Feld um ein Gluon, W, Quark oder e herum …

Die Felder sind - siehe oben - zunächst immer und überall präsent. Wenn nun speziell an einer bestimmten Stelle eine teilchenartige Anregung des Elektronfeldes vorliegt, dann geht damit auch eine entsprechende Anregung des elektromagnetischen Feldes einher. Die Felder beeinflussen sich gegenseitig.

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Beitrag terminus Verfasst am: 17. Apr 2022 17:19    Titel: Antworten mit Zitat

ah, ok.
Und wenn 3 Quarks vorliegen, dann werden auch automatisch Bosonenfelder für g, W etc. und ggf insb. ebenfalls Photonenfelder angeregt, die sie letztendlich "zusammenhalten"?

Und regen Elektronen ebenfalls alle diese anderen Bosonenfelder an oder nur Photonenfelder?

D.h. alle realen Fermionen (und auch reale Bosonen?) regen alle möglichen Bosonenfelder an, wenn sie Ruhemasse besitzen (und sonst nicht)?
Und wer oder was regt Fermionenfelder an?

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Zuletzt bearbeitet von terminus am 18. Apr 2022 09:34, insgesamt einmal bearbeitet
Aruna



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Beitrag Aruna Verfasst am: 17. Apr 2022 20:15    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:

Die Felder sind - siehe oben - zunächst immer und überall präsent. Wenn nun speziell an einer bestimmten Stelle eine teilchenartige Anregung des Elektronfeldes vorliegt, dann geht damit auch eine entsprechende Anregung des elektromagnetischen Feldes einher.


Ist eine "entsprechende" Anregung auch einen teilchenartige, also ein (reales) Photon?
terminus



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Beitrag terminus Verfasst am: 20. Apr 2022 09:47    Titel: Antworten mit Zitat

also ehrlich gesagt ist mir dieses Feld-Konzept wenig verständlich, um die Entstehung von Atomen aus Fermionen zu erklären... da entstehen plötzlich spontan "virtuelle Bindungsteilchen" aus Felden, sobald irgendein Fermion wegen seiner Masse irgendwo rumfliegt? Und wie finden dann die Fermionen zusammen zu einem Atom (Wasserstoff, Deuterium, Helium,...)?
Und andererseits helfen offenbar (reale) Bosonen aus dem SM auch nicht viel weiter, wenn man die als "Austauschteilchen" verwenden will.
Außerdem ist mir immer noch unklar, was reale Bosonen tatsächlich (partiell) mit den virtuellen Feldern zu tun haben und was nicht.

Es erscheint, als könnte man zwar hier und da etwas berechnen, aber dann stimmt es manchmal plötzlich doch wieder nicht und man muss wieder was anderes dazukonstruieren, damit es passt (Gluonenfeld?/Pionenfeld?) -

- aber weder mit den Feldern noch mit den Austauschteilchen kann man wirklich erklären, was wirklich in einem Atomkern zwischen den Quarks und zwischen Atomkern und e-Orbitalen vorgeht, um alles als Atom zusammenzuhalten, oder...?

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Beitrag TomS Verfasst am: 20. Apr 2022 09:56    Titel: Antworten mit Zitat

Aruna hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:

Die Felder sind - siehe oben - zunächst immer und überall präsent. Wenn nun speziell an einer bestimmten Stelle eine teilchenartige Anregung des Elektronfeldes vorliegt, dann geht damit auch eine entsprechende Anregung des elektromagnetischen Feldes einher.

Ist eine "entsprechende" Anregung auch einen teilchenartige, also ein (reales) Photon?

Nee, in Fall des Elektrons handelt sich um das Coulombfeld des Elektrons.

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Beitrag TomS Verfasst am: 20. Apr 2022 10:17    Titel: Antworten mit Zitat

terminus hat Folgendes geschrieben:
… da entstehen plötzlich spontan "virtuelle Bindungsteilchen" aus Felden …

Waren wir uns nicht einig, das Thema der virtuellen Teilchen fallenzulassen?

terminus hat Folgendes geschrieben:
Und wie finden dann die Fermionen zusammen zu einem Atom (Wasserstoff, Deuterium, Helium,...)? …

Felder erklären nicht, wie Teilchen zusammenfinden, sie erklären, ob und wie ein gebundener Zustand aus Teilchen entsteht, wenn sie sich nahe genug kommen.

terminus hat Folgendes geschrieben:
… Und andererseits helfen offenbar (reale) Bosonen aus dem SM auch nicht viel weiter, wenn man die als "Austauschteilchen" verwenden will.

Wie mehrfach gesagt, reale Teilchen und „virtuelle Austauschteilchen“ haben wenig miteinander zu tun.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Außerdem ist mir immer noch unklar, was reale Bosonen tatsächlich (partiell) mit den virtuellen Feldern zu tun haben und was nicht.

Dito. Reale Teilchen und „virtuelle Austauschteilchen“ haben wenig miteinander zu tun.

terminus hat Folgendes geschrieben:
Es erscheint, als könnte man zwar hier und da etwas berechnen, aber dann stimmt es manchmal plötzlich doch wieder nicht und man muss wieder was anderes dazukonstruieren, damit es passt (Gluonenfeld?/Pionenfeld?)

Man kann fast alles vernünftig berechnen.

Dass dir das als unübersichtliches Puzzle erscheint, ist nicht verwunderlich. Ein wirkliches Verständnis der Quantenfeldtheorie hat sich bei mir im Laufe meiner Diplomarbeit eingestellt - zunächst beschränkt auf ein recht enges thematisches Umfeld meiner Arbeit. Von einem umfassenden Verständnis war ich auch nach einigen Jahren Forschungsarbeit weit entfernt.

terminus hat Folgendes geschrieben:
… aber weder mit den Feldern noch mit den Austauschteilchen kann man wirklich erklären, was wirklich in einem Atomkern zwischen den Quarks und zwischen Atomkern und e-Orbitalen vorgeht, um alles als Atom zusammenzuhalten, oder...?

Ob man das wirklich erklären kann, ist eine philosophische Frage. Man kann es recht umfassend berechnen, und man benutzt dazu einen sehr umfangreichen mathematischen Werkzeugkasten. Die Werkzeuge lassen sich sehr gut aus einer mathematischen Darstellung der Quantenfeldtheorie ableiten, aber das ist extrem aufwändig. Darüberhinaus sind die Werkzeuge extrem vielfältig.

Störungstheorie und virtuelle Teilchen sind eines davon, aber damit versteht man gebundene Zustände zunächst ungefähr genauso gut, wie sich ein Pflug zum Nähen eignet. Für spezielle Problemstellungen benötigt man spezielle Methoden.

Daher sage ich ja, du solltest die virtuelle Teilchen erst mal vergessen. Sie helfen weder, zu verstehen, was reale Teilchen sind und sie haben damit praktisch nichts zu tun, noch helfen sie beim Verständnis gebundener Zustände. Im ersten Schritt genügt dazu das Konzept des klassischen Feldes, das auch in niedrigster Näherung ein Bestandteil der Quantenfeldtheorie ist.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 20. Apr 2022 10:57, insgesamt einmal bearbeitet
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