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Anziehung durch virtuelle Photonen?
 
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planet-75



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 27

Beitrag planet-75 Verfasst am: 18. Okt 2022 09:43    Titel: Anziehung durch virtuelle Photonen? Antworten mit Zitat

Wie kann zwischen 2 ungleichnamigen Ladungen (z.B. Elektron und Positron) durch virtuelle Photonen eine Anziehung entstehen?

Ich kann es mir beim besten Willen nicht zusammenreimen.
Die EM-Welle ist transversal, mit dem Grössen E und B, und der Strahlungsdruck ergibt sich aus der Intensität in Richtung der Ausbreitung. Das Photon hat analog dazu einen mit der Photonenenergie zusammenhängenden Impuls, in derselben Richtung. Das ist nicht dasselbe wie eine longitudinale Zug- und Druck- bzw. Schallwelle, mit temporären Rückwärts-Impulsen.
Aus einem virtuellen Photon entstehende, kurzlebige Teilchenpaare sind zwar vorstellbar, aber im Hinblick auf die Lösung dieses Problems nicht unbedingt hilfreich. Ein solches Paar wäre vermutlich ein Dipol mit einer Achse senkrecht zur Ausbreitung (Vektor C).
Eine Ortsunschärfe der sich anziehenden Teilchen ist denkbar, erscheint aber in diesem Zusammenhang ebenfalls nicht als hilfreich.
Wie kann man dies lösen? Was war die grundlegende Idee, von der dann Formeln etc. abgeleitet wurden?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Okt 2022 10:12    Titel: Re: Anziehung durch virtuelle Photonen? Antworten mit Zitat

planet-75 hat Folgendes geschrieben:
Wie kann zwischen 2 ungleichnamigen Ladungen (z.B. Elektron und Positron) durch virtuelle Photonen eine Anziehung entstehen?

Ich kann es mir beim besten Willen nicht zusammenreimen.

Weil du versuchst, dir das mittels eines Teilchenbildes o.ä. vorzustellen.

Virtuelle Teilchen sind keine Teilchen, es sind rein mathematische Rechengrößen. Im Falle der Coulomb-Wechselwirkung kann man in nullter Näherung sogar ohne virtuelle Teilchen rechnen und erhält die aus der klassischen Physik bekannten Ergebnisse.

Der Begriff des "virtuellen Teilchens" ist eher ein didaktischer Schnitzer.

https://www.physikerboard.de/topic,37754,-faq---virtuelle-teilchen.html

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
planet-75



Anmeldungsdatum: 27.11.2020
Beiträge: 27

Beitrag planet-75 Verfasst am: 18. Okt 2022 11:16    Titel: Antworten mit Zitat

OK, ein mathematisches Konzept. Dennoch hat irgendwann irgendjemand (vielleicht irrigerweise) den Begriff "virtuelles Photon", der auch mit einer gewissen Vorstellung verbunden ist, diesem Konzept irgendwie zugeordnet.
Sind es bestimmte Therme, denen der der Begriff zugeordnet wurde? Etwas wie ein Delta Impuls z.B.?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 18. Okt 2022 11:56    Titel: Antworten mit Zitat

Wie gesagt, ein "virtuelles Teilchen" ist eine Rechenvorschrift. Es tritt bei Prozessen auf, in denen Energie, Impuls und ggf. Ladung ausgetauscht werden. Das hätte es mit gewöhnlichen Teilchen gemein, wenn es sich nicht in anderer Hinsicht völlig "nicht-teilchen-artig" verhalten würde.
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Sonnenwind



Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 203

Beitrag Sonnenwind Verfasst am: 21. Okt 2022 10:48    Titel: Antworten mit Zitat

Meines Erachtens sind Bosonen sowieso keine Teilchen, da diese mit der zweiten Quantisierung zu Unschärfen in den klassischen Feldern werden (Observablen -> Operatoren). Insbesondere sind Photonen keine kleinen Kügelchen.

Anders bei Fermionen, die werden durch die zweite Quantisierung zu Eigenzuständen (entsprechen Eigenvektoren) von Matrizen, d.h. sie sind mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorhanden.

Siehe https://scholarscompass.vcu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=6958&context=etd Seite 16 unten und folgend.

D.h. auch virtuelle Fermionen müssten (kurzlebige) Teilchen sein.

Wieso wird auf diesen fundamentalen Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen nicht ständig hingewiesen?

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Das Photon: Eine Geschichte voller Missverständnisse.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 21. Okt 2022 11:19    Titel: Antworten mit Zitat

Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:

Wieso wird auf diesen fundamentalen Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen nicht ständig hingewiesen?

Weil das was Du schreibst Quatsch ist. Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Okt 2022 11:38    Titel: Antworten mit Zitat

Und weil sowas auch nicht auf Seite 16 ff steht.
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Sonnenwind



Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 203

Beitrag Sonnenwind Verfasst am: 21. Okt 2022 11:39    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:

Wieso wird auf diesen fundamentalen Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen nicht ständig hingewiesen?

Weil das was Du schreibst Quatsch ist. Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.

Tatsächlich? Wieso sieht man dann im supersymmetrischen Oszillator genau den Unterschied, den ich beschrieben habe?

Das hat mit der Supersymmetrie übrigens nichts zu tun, die muss nicht stimmen, aber sie fasst den Bose- und den Fermi-Oszillator zusammen und man sieht schön den Unterschied (Operatoren vs Matrizen).

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Sonnenwind



Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 203

Beitrag Sonnenwind Verfasst am: 21. Okt 2022 11:45    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Und weil sowas auch nicht auf Seite 16 ff steht.

Die Eigenvektoren für die Fermionenzustände stehen auf Seite 14 unten (2.33) und die zugehörigen Eigenwerte (Energien) stehen auf Seite 17 oben (2.50).

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jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 21. Okt 2022 12:02    Titel: Antworten mit Zitat

Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:

Wieso wird auf diesen fundamentalen Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen nicht ständig hingewiesen?

Weil das was Du schreibst Quatsch ist. Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.

Tatsächlich? Wieso sieht man dann im supersymmetrischen Oszillator genau den Unterschied, den ich beschrieben habe?

Den sieht man da nicht (Stichwort: representation/Darstellung).

Und, ich wiederhole mich: Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 15902

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Okt 2022 12:06    Titel: Antworten mit Zitat

Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Und weil sowas auch nicht auf Seite 16 ff steht.

Die Eigenvektoren für die Fermionenzustände stehen auf Seite 14 unten (2.33) und die zugehörigen Eigenwerte (Energien) stehen auf Seite 17 oben (2.50).

Und?

Das hat nichts mit virtuellen Teilchen zu tun.

Ganz knapp: ein reales Teilchen wird durch einen Fockraumzustand repräsentiert, virtuelle Teilchen entsprechen Rechenvorschriften, nämlich im Wesentlichen einer Integrationsvorschrift über Greensfunktionen.

Weniger Gemeinsamkeiten kann ich mir jetzt kaum noch vorstellen.

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Sonnenwind



Anmeldungsdatum: 25.04.2022
Beiträge: 203

Beitrag Sonnenwind Verfasst am: 21. Okt 2022 12:51    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:

Wieso wird auf diesen fundamentalen Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen nicht ständig hingewiesen?

Weil das was Du schreibst Quatsch ist. Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.

Tatsächlich? Wieso sieht man dann im supersymmetrischen Oszillator genau den Unterschied, den ich beschrieben habe?

Den sieht man da nicht (Stichwort: representation/Darstellung).

Und, ich wiederhole mich: Du hast Quantenfeldtherie schlicht gar nicht verstanden.

Ist nicht die zweite Quantisierung das Wesen der Quantenfeldtheorie?

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jh8979
Moderator


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Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 21. Okt 2022 22:14    Titel: Antworten mit Zitat

Sonnenwind hat Folgendes geschrieben:

Ist nicht die zweite Quantisierung das Wesen der Quantenfeldtheorie?

(0. Das ist ein sehr unglücklicher, weil komplett irreführender Name. Nichts wird zweimal quantisiert. Aber dafür kannst Du nichts.)
1. Ja, kann man so sehen. Aber daraus folgt nicht, dass der Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen etwas mit Unschärfe und Eigenzuständen von Matrizen zu tun hätte.
2. Der Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen existiert schon in der "normalen" Quantenmechanik, denn der folgt aus Symmetrieüberlegungen für Zustände. (In zweidimensionalen System gibt es dann sogar Anyonen mit beliebigen Spin. Denn dort bricht diese Symmetrieüberlegung an einem Punkt zusammen.)
3. Das Wesen von Quantenfeldtheorien (und ich sprech hier jetzt mal von den Quantenfeldtheorien, die für die Hochenergie-Teilchenphysik entwickelt wurden, um andere Feinheiten zu vermeiden) ist die Zusammenführung der Quantenphysik und der Relativitätsthoerie: Es stellt sich heraus, dass die Symmetrien der Relativitätstheorie zusammen mit der Quantenmechanik zwangsläufig* auf Quantenfeldtheorien herauslaufen. Und zwar nicht, indem man beginnt Felder als Operatorn zu betrachten, sondern untersucht, was für eine Theorie diese Ingredienzien überhaupt vereinen kann. (Deswegen ist Zweite Quantisierung ein unglücklicher Name.)

Zu einem wirklich tieferen Verständnigs empfehle ich 1. jedes Buch über Quantenfeldtheorien und, wenn diese Grundlagen gemeistert sind, 2. Steven Weinbergs "The Quantum Theory of Fields - Vol.1 Foundations".
"And night will be no more...."

*was noch fehlt ist das Cluster Decomposition Principle, nachdem Experimente, die weit voneinander entfernt sind, auch unabhängig voneinander Resultate liefern.
MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 348
Wohnort: Berlin

Beitrag MBastieK Verfasst am: 22. Okt 2022 16:22    Titel: Antworten mit Zitat

Hi!

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
2. Der Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen existiert schon in der "normalen" Quantenmechanik, denn der folgt aus Symmetrieüberlegungen für Zustände.

Bezüglich der Unterscheidung Bosonen und Fermionen:

Im nachfolgenden Video und Quelle wird berichtet, dass Licht-Teilchen(Bosonen) mit atomaren Eigenschaft (Fermionen-Eigenschaften) "geimpft" werden.
Bzw. einfach atomare Eigenschaften übernehmen. (Um dieser spielerischen Umschreibung entgegenzuwirken.)

Die starke Unterscheidung scheint auf komplexe Art überwindbar oder abschwächbar zu sein.

https://www.youtube.com/watch?v=FS854V3vdtA#t=3m40s
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aao7293

Nette Grüsse
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8387

Beitrag jh8979 Verfasst am: 22. Okt 2022 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

MBastieK hat Folgendes geschrieben:

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
2. Der Unterschied zwischen Bosonen und Fermionen existiert schon in der "normalen" Quantenmechanik, denn der folgt aus Symmetrieüberlegungen für Zustände.

Bezüglich der Unterscheidung Bosonen und Fermionen:

Im nachfolgenden Video und Quelle wird berichtet, dass Licht-Teilchen(Bosonen) mit atomaren Eigenschaft (Fermionen-Eigenschaften) "geimpft" werden.
Bzw. einfach atomare Eigenschaften übernehmen. (Um dieser spielerischen Umschreibung entgegenzuwirken.)

Die starke Unterscheidung scheint auf komplexe Art überwindbar oder abschwächbar zu sein.

https://www.youtube.com/watch?v=FS854V3vdtA#t=3m40s
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aao7293

Das hat mal so gar nichts mit einem Umwandeln von Bosonen in Fermionen zu tun. Bosonen bleiben weiter Bosonen und Fermionen Fermionen...

Ansonsten: Furchtbares Video, der Typ hat Null Ahnung. Dass ihm die Forschner mit der Lichtschwert-Analogie (die einfach benutzen um Aufmerksamkeit zu kriegen) naütrlich eine Steilvorlage für so einen Bullshit liefern, ist natürlich nicht seine Schuld.
MBastieK



Anmeldungsdatum: 06.10.2012
Beiträge: 348
Wohnort: Berlin

Beitrag MBastieK Verfasst am: 23. Okt 2022 14:44    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!
jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Das hat mal so gar nichts mit einem Umwandeln von Bosonen in Fermionen zu tun. Bosonen bleiben weiter Bosonen und Fermionen Fermionen...

Umwandeln? Ich wusste nicht, dass es in diesem Thread ums Umwandeln geht.
Muss ich wohl nochmal genau lesen.

Mir ging es eher darum, dass man wohl über dieses Experiment Überschneidungen von Eigenschaften dieser beiden Teilchen-Arten erzeugen kann.
Bzw. diese Überschneidung in einem Teilchen, nämlich dem Photon, "induzieren" kann.

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Ansonsten: Furchtbares Video, der Typ hat Null Ahnung. Dass ihm die Forschner mit der Lichtschwert-Analogie (die einfach benutzen um Aufmerksamkeit zu kriegen) naütrlich eine Steilvorlage für so einen Bullshit liefern, ist natürlich nicht seine Schuld.

Ja, das Video ist etwas reißerisch.

Aber er benennt und zitiert ja die erfolgreichen Physiker hinter diesem Experiment und Erfolg.
Sodass man selbst nach seriöseren Quellen und Darstellungen googeln kann.

Und ich gestehe solchen erfolgreichen Physiker eher so eine Analogie zu als deren Kritikern eine Analogie-Kritik. Es beschreibt ja, dass 2 dieser speziellen Photonen in diesem Polariton-Experiment nicht den selben Ort besetzen können, obwohl sie dies ja eigentlich können.

Nette Grüsse
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