| Autor |
Nachricht |
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
 Sonnenwind Verfasst am: 23. Aug 2022 12:13 Titel: Vakuumenergie riesig |
 |
|
https://www.chemie.de/lexikon/Vakuumenergie.html
>>
Die Vakuumenergie gilt als einer der möglichen Kandidaten für die Dunkle Energie, welche in der Astronomie eine Erklärung für die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums bieten würde. Die Stärke der Vakuumenergie stellt in diesem Kontext eines der größten Probleme der modernen Physik dar, da die experimentell gefundenen und theoretisch vorhergesagten Werte für die Vakuumenergie als dunkle Energie etwa um den Faktor 10^120 abweichen. Der beobachtete Wert für die Energiedichte des Vakuums ist mit 10^-9 J/m³ deutlich niedriger als in den theoretischen Berechnungen.
<<
>>
Einige Forscher vermuten auch, dass die Vakuumenergie die in der Kosmologie diskutierte Dunkle Energie ist, die wesentlichen Einfluss auf die Kosmologische Konstante und damit auf die zeitliche Entwicklung des Universums hat. Es gibt dafür aber noch keine überzeugende theoretische Grundlage. Besonders problematisch ist hierbei, dass nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie die Gesamtenergie des Universums gleich Null sein muss.
John Archibald Wheeler errechnete unter Berücksichtigung der bis zur Plancksche Länge von 10^-33 cm geltenden Quantengesetze eine Energiedichte des Vakuums von 10^94 g/cm³. Die Höhe dieses Ergebnisses stellt ein massives Problem dar. Nach Einsteins Gleichung E = m×c² (Äquivalenz von Masse und Energie) wäre dann die Gravitationskraft des Vakuums sehr viel größer als die Gravitationskraft der gesamten Materie des Universums, wodurch die beobachtete Ausdehnung des Universums unmöglich wäre.
<<
1) Ist inzwischen geklärt, warum man von der riesigen Vakuumenergie fast nichts spürt?
2) Warum rechnet man "nur" bis zur Planckschen Länge herunter? Es heißt zwar, dass man darunter nichts messen kann, aber wieso kann eine Wellenlänge nicht geringer sein?
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
 |
willyengland
Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 676
|
| willyengland Verfasst am: 23. Aug 2022 12:45 Titel: |
|
|
Anschaulich gesprochen ist es doch so, dass dem Vakuum ein bisschen Energie entzogen wird, daraus virtuelle Teilchen entstehen und die dann innerhalb der Unschärfe wieder zerstrahlen und so die Energiesenke wieder aufgefüllt wird.
Diese Vorstellung wäre ja mit Gesamtenergie des Vakuums = 0 vereinbar. Woher kommt also ein positiver Wert der Vakuumenergie?
_________________
Gruß Willy |
|
|
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
| Sonnenwind Verfasst am: 23. Aug 2022 18:09 Titel: |
|
|
Eigentlich geht es primär um das elektromagnetische Feld, nicht um "echte" Teilchen. Und jenes enthält für jede Wellenlänge eine Oszillationsmöglichkeit, was durch einen harmonischen Oszillator dargestellt wird. Wird der quantisiert, dann hat jede Wellenlänge eine Nullpunktsenergie von ½ h * f mit h = Plancksches Wirkungsquantum und f = Frequenz. Die Nullpunktsenergie einspricht quasi einem halben Photon. Und da es beliebig viele Wellenlängen gibt, müsste die Energiedichte sogar unendlich sein, es sei denn, man postuliert eine kleinstmögliche Wellenlänge.
Alles sehr schlampig und populärwissenschaftlich dargestellt, ich weiß.
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
|
Kassiopeija
Anmeldungsdatum: 26.06.2015
Beiträge: 146
|
| Kassiopeija Verfasst am: 03. Sep 2022 06:36 Titel: |
|
|
Es muß noch unbekannte Prozesse in der Natur geben, die Energie in eine veränderten Raum verlustig transformiert, was letztlich zu einem "gravitativem Verdampfen" des Universums einhergeht.
Außerdem geht Enegie augenscheinlich verloren weil sie die Fähigkeit zur Wechselwirkung mit Photonen verliert. Leider ist es immer noch zu schwer, dieses Ausmaß festzustellen |
|
|
Cry
Gast
|
| Cry Verfasst am: 08. Sep 2022 22:13 Titel: |
|
|
|
Was ist denn mit den Neutrinos, davon gibts ja jede Menge und die haben eine kleine Ruhemasse wäre das nicht eine Erlärung? |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 08. Sep 2022 22:32 Titel: |
|
|
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Was ist denn mit den Neutrinos, davon gibts ja jede Menge und die haben eine kleine Ruhemasse wäre das nicht eine Erlärung? |
Massebehaftete Neutrinos tragen zur ganz gewöhnlichen Energiedichte bei, nicht zur Vakuumenergiedichte.
Bei letzterer haben wir - vereinfacht gesprochen - folgendes Problem: Zum einen zeigt uns die beschleunigte Expansion des Universums und die damit verknüpfte kosmologische Konstante, dass tatsächlich eine winzige, nicht-verschwindende Vakuumenergiedichte vorliegt; zum anderen liefert uns die Quantenfeldtheorie zunächst unendliche und nach Renormierung immer noch absurd hohe Werte.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Cry
Gast
|
| Cry Verfasst am: 09. Sep 2022 00:48 Titel: |
|
|
|
Dachte Neutrinos als Teil der dunklen Materie die wir nicht sehen weil sie nicht wechselwirken. Dann sollte man die Quantenfeldtheoriew vielleicht einfach wieder vergessen wenn es so falsch ist ? |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 02:45 Titel: |
|
|
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Dachte Neutrinos als Teil der dunklen Materie die wir nicht sehen weil sie nicht wechselwirken. |
Das ist eine Möglichkeit, hat aber nichts mit Vakuumenergie zu tun.
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Dann sollte man die Quantenfeldtheorie vielleicht einfach wieder vergessen wenn es so falsch ist ? |
Na ja, für sehr viele andere Phänomene sind die Vorhersagen der Quantenfeldtheorie extrem genau und zutreffend.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
| Sonnenwind Verfasst am: 09. Sep 2022 08:35 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Bei letzterer haben wir - vereinfacht gesprochen - folgendes Problem: Zum einen zeigt uns die beschleunigte Expansion des Universums und die damit verknüpfte kosmologische Konstante, dass tatsächlich eine winzige, nicht-verschwindende Vakuumenergiedichte vorliegt; zum anderen liefert uns die Quantenfeldtheorie zunächst unendliche und nach Renormierung immer noch absurd hohe Werte. |
Ich dachte die Reihenfolge ist die folgende:
1) Man macht die Feldquantisierung des EM-Feldes mit einem harmonischen Oszillator quasi an jedem Raumpunkt.
2) Man stellt fest, dass die Nullpunktsenergie damit unendlich wird und defininiert einfach ad hoc den Nullpunkt der Energie anders (verschiebt ihn um einen unendlichen Betrag). Viele Physiker sind zufrieden und nennen das "Renormierung".
3) Da man eine unendliche Verschiebung der Bevölkerung schlecht verkaufen kann, nimmt man willkürlich eine UV-Abschneidung bei sehr kleinen Wellenlängen vor. Da die Bevölkerung die Plancklänge so mag, nimmt man diese.
4) Jetzt kann man einen endlichen Faktor präsentieren, um den die theoretische Nullpunktsenergie größer ist als die praktische.
5) Damit kann man dann hübsche Youtube-Videos machen.
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 08:51 Titel: |
|
|
Warum so abschätzig? Bessere Ideen?
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
| Sonnenwind Verfasst am: 09. Sep 2022 12:29 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Warum so abschätzig? Bessere Ideen? |
Da hast du auch wieder Recht. Ich entschuldige mich bei der Wissenschaft. 
Zum Verständnis: Müsste eigentlich nicht die Varianz des elektrischen und magnetischen Feldes auch sehr groß sein?
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 13:46 Titel: |
|
|
Alles gut ;-)
Alle möglichen Erwartungswerte werden unendlich und müssen regularisiert werden. Allerdings ist in einer "vernünftigen Theorie" dazu nicht je Erwartungswert eine neue Methode notwendig.
Einige spezielle Erwartungswerte sind exakt Null, da sie durch Erhaltungssätze "geschützt" sind, z.B. ist <Q> = 0 immer exakt gültig.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
| Sonnenwind Verfasst am: 09. Sep 2022 13:59 Titel: |
|
|
<Energie> kann ja noch auf 0 geschoben werden, <elektrische Feldstärke> ist aus Symmetriegründen auch 0, aber <(elektrische Feldstärke)^2> ist doch unendlich, wie kann das renormiert werden? Müsste ein geladenes Teilchen nicht unendlich stark herumgeschubst werden?
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 14:16 Titel: |
|
|
Das hängt von den verwendeten mathematischen Methoden ab, aber im einfachsten Fall regularisiert die Normalordnung alle relevanten Operatoren, nicht nur den Hamiltonian.
Die Frage, welche Felder genau verschwinden, hängt davon ab, wie das physikalische Vakuum als Zustand tiefster Energie tatsächlich ausieht.
In der QED ist das perturbative Vakuum identisch mit dem physikalischen Vakuum, damit gilt für den Feldstärkentensor F
In der QCD gilt für die Gluonen dagegen
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Cry
Gast
|
| Cry Verfasst am: 09. Sep 2022 20:58 Titel: |
|
|
Wenn es nicht zusammenpasst ist es ganz offensichtlich nicht korrekt.
Man sollte auch nicht Teilchen und Felder in eins zusammenfassen. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 21:36 Titel: |
|
|
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Wenn es nicht zusammenpasst ist es ganz offensichtlich nicht korrekt. |
Was bitte passt denn genau in diesem Beitrag nicht zusammen??
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Man sollte auch nicht Teilchen und Felder in eins zusammenfassen. |
Tut man auch nicht.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Cry
Gast
|
| Cry Verfasst am: 09. Sep 2022 23:39 Titel: |
|
|
|
Naja doch das genau tut man ja in der Quantenfeldtherorie aber das scheint ja Murks zu sein also sollte das vergessen und was neues ausdenken? |
|
|
Cry
Gast
|
| Cry Verfasst am: 09. Sep 2022 23:49 Titel: |
|
|
|
Ich blicke das eh nicht mehr, wenn man den Casimir Effect betrachtet gibt es ja wohl eine Art Vakuumenergie die um sich zu manifestieren einen gewissen Raum braucht, soweit so gut aber es gibt auch den umgekehrten Casimir Effekt, so eine Art von Quanten Levitation? Also Leute da bin ich raus... |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 09:29 Titel: |
|
|
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Naja doch das genau tut man ja in der Quantenfeldtherorie … |
Nein, das tut man nicht.
Quantenfelder und Teilchen sind zwei völlig verschiedene mathematische Objekte. Quantenfelder sind zunächst reine Rechenwerkzeuge, die an sich keine physikalischen Eigenschaften tragen; diese stecken in den sogenannten Zuständen. Und teilchenartige Zustände sind lediglich eine bestimmte Untermenge aller Zustände.
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | … aber das scheint ja Murks zu sein … |
Ist es nicht.
Quantenfeldtherorien beschreiben alle bekannten mikroskopischen Phänomene mit hervorragender Präzision. Andersherum: es ist kein Experiment bekannt, das das auf Basis von Quantenfeldtheorien formulierte Standardmodell in Frage stellen würde.
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | … also sollte das vergessen und was neues ausdenken? |
Ja, aber nur, wenn wir außerdem die Gravitation betrachten, und nicht, ohne dass die bekannten Ergebnisse der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie reproduziert werden.
Es ist ja nicht so, dass die Physiker das Problem nicht sehen würden.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18008
|
| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 09:33 Titel: |
|
|
| Cry hat Folgendes geschrieben: | | … wenn man den Casimir Effect betrachtet gibt es ja wohl eine Art Vakuumenergie … |
Im Falle des Casimir-Effektes betrachtet man die Differenz zweier Energiedichten, der absolute Wert der Nullpunktsenergiedichte fällt heraus, die Berechnung ist absolut sinnvoll, die Ergebnisse experimentell bestätigt (wobei man keine Energie sondern eine Kraft misst).
Im Falle der Gravitation wäre aber genau dieser absolute Wert von Interesse.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Sonnenwind
Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 677
|
| Sonnenwind Verfasst am: 23. Sep 2022 16:31 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Alle möglichen Erwartungswerte werden unendlich und müssen regularisiert werden. Allerdings ist in einer "vernünftigen Theorie" dazu nicht je Erwartungswert eine neue Methode notwendig. |
Ich habe eine Idee, die Unendlichkeiten von Anfang an nicht auftreten zu lassen. Ich denke, dass die Unendlichkeiten entstehen, weil die Ableitungen so "hart" sind und sich nur auf die infinitesimal benachbarten Punkte beziehen.
Ich schreibe erstmal die Ableitung in Integralform:
\frac{\partial f}{\partial x^\mu})
und weiche dann die Ableitung mit Hilfe einer Glättungsfunktion Omega auf:
\frac{\partial f}{\partial x^\mu})
Omega ist dabei eine beliebige normierbare Funktion von Raum und Zeit, z.B. eine vierdimensionale Gauß-Glockenkurve.
Dieser Ansatz lässt die Raumzeit kontinuierlich, aber glättet die darauf aufbauenden Funktionen. Ist doch viel einfacher als Abschneideparameter, Strings oder Schleifchen.
Zusätzlich ergeben sich durch Varianten von Omega sicherlich auch verschiedene Universumsversionen, die sich dem realen Universum anpassen lassen.
_________________
Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse. |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
