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michifold
Anmeldungsdatum: 21.10.2006
Beiträge: 34
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 michifold Verfasst am: 04. Jun 2007 20:34 Titel: Licht in externen Feldern |
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Hallo,
hab mich erst kürzlich gefragt, ob mit Licht oder allg. elektromagnetischer Strahlung etwas geschieht, die sich in einem externen Magnet- oder elektrischen Feld befindet: eventuell Polarisation?
Gruß
Michi |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Jun 2007 02:05 Titel: |
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Oder eventuell geschieht mit Licht oder elektromagnetischer Strahlung beim Durchqueren eines elektrischen oder magnetischen Feld schlicht gar nichts, und es fliegt einfach unbeeindruckt hindurch?
Kannst du so etwas zum Beispiel durch Selberrechnen entscheiden? Kennst du schon die Maxwellgleichungen, und magst du mal zu den elektrischen und magnetischen Feldern einer elektromagnetischen Welle ein zeitlich konstantes E-Feld oder ein zeitlich konstantes Magnetfeld hinzuaddieren und sehen, was dabei herauskommt? |
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michifold
Anmeldungsdatum: 21.10.2006
Beiträge: 34
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| michifold Verfasst am: 05. Jun 2007 10:13 Titel: |
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So viele (sarkastische) Fragen? dabei wollte ich doch nur Antworten oder wenigstens eine Diskussion!
Auf Grund der Linearität der Maxwellgleichungen gibt es natürlich keinen Anlass so was zu vermuten, aber guckmal
hier.
Die Quantenfeldtheorie sagt wohl eine Art magnetooptischen Effekt im Vakuum voraus, der auf dem gleichen Effekt beruht (Primakoffeffekt), wie die Erzeugung von Mesonen durch Photonen im elektrischen Feld eines Atomkerns.
In dem Artikel wird von einer Polarisation von Licht durch ein Magnetfeld im Vakuum berichtet. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Jun 2007 13:50 Titel: |
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| Zitat: |
Auf Grund der Linearität der Maxwellgleichungen gibt es natürlich keinen Anlass so was zu vermuten, aber guckmal
hier.
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Interessante Forschungsergebnisse hast du da gefunden 
Der zugehörige Artikel ist PRL 96, 110406 (2006); als preprint zu finden unter
http://xxx.uni-augsburg.de/abs/hep-ex/0507107
Genauer gesagt messen Zavattini et al. nicht, wie Licht polarisiert wird, sondern wie die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht gedreht wird.
(Zirkulare Doppelbrechung, also ein unterschiedlicher Brechungsindex für rechts- und linkszirkularpolarisiertes Licht, führt zu einer Drehung der Polarisationebene von linear polarisiertem Licht.)
Ein starkes Magnetfeld kann also offenbar sogar das Vakuum aufgrund von Quantenfluktuationen ein kleines bisschen doppelbrechend für elektromagnetische Wellen machen. |
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michifold
Anmeldungsdatum: 21.10.2006
Beiträge: 34
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| michifold Verfasst am: 05. Jun 2007 17:14 Titel: |
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schon sehr interessant, allerdings versteh ich (noch) zu wenig von der QED oder (Quanten-)Feldtheorien i.A. um zu verstehen was da geschieht: z.B. wie diese Spin0-Bosonen die Drehung der Polarisationsebene verursachen sollen.
Ich hab mir auch überlegt, dass die Energien von starken B- oder E-Feldern eine Raumzeitkrümmung verursachen, indem der Feldstärketensor in die Einsteingleichung eingeht und damit das Licht abgelenkt werden könnte.
Muss ich dann zum Beispiel zum Energie-Impuls-Tensor einer kugelsymmetrischen Masse einfach noch den Feldstärketensor eines Magnetfeldes z.B. einer homogen magnetisierten Kugel mit gleichem Radius addieren, um die Lichtablenkung einer nur massiven Kugel von einer magnetischen zu unterscheiden? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 05. Jun 2007 20:06 Titel: |
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| michifold hat Folgendes geschrieben: | schon sehr interessant, allerdings versteh ich (noch) zu wenig von der QED oder (Quanten-)Feldtheorien i.A. um zu verstehen was da geschieht: z.B. wie diese Spin0-Bosonen die Drehung der Polarisationsebene verursachen sollen.
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Da gehts mir ähnlich 
Wenn du allerdings mal Lust hast, auch jetzt schon ein bisschen in die Materie hineinzuschnuppern, dann könntest du dir mal die Paper besorgen, die in dem obigen Paper als [1] bis [6] genannt sind. Auch wenn dir große Teile dieser Paper vielleicht zu technisch oder zu mathematisch erscheinen sollten, lohnt es sich sicher, besonders ganz am Anfang und ganz am Ende der Paper zu lesen, und vom "Mittelteil" der Paper nur das, was du jetzt schon verdauen kannst.
Damit kannst du schon mal ein Gefühl dafür bekommen,
dass so eine Photon-Photon-Wechselwirkung in der QED mit einem Feynman-Diagramm darstellbar ist,
wo in so einem Feynman-Diagramm ein weiteres Boson ins Spiel kommen könnte,
und Formeln für die Größe dieser Effekte finden.
Und Stichworte kennenlernen wie die sogenannte Vakuumpolarisation, die besagt, dass selbst im perfektesten Vakuum immer Teilchen zu finden sind, weil aus dem Nichts Paare von virtuellen Teilchen entstehen, die nur sehr kurz leben und gleich wieder verschwinden.
| Zitat: |
Ich hab mir auch überlegt, dass die Energien von starken B- oder E-Feldern eine Raumzeitkrümmung verursachen, indem der Feldstärketensor in die Einsteingleichung eingeht und damit das Licht abgelenkt werden könnte.
Muss ich dann zum Beispiel zum Energie-Impuls-Tensor einer kugelsymmetrischen Masse einfach noch den Feldstärketensor eines Magnetfeldes z.B. einer homogen magnetisierten Kugel mit gleichem Radius addieren, um die Lichtablenkung einer nur massiven Kugel von einer magnetischen zu unterscheiden? |
Ich glaube, im Prinzip stimmt das, nur dürfte dieser Effekt so winzig klein sein, dass man sicher noch sehr, sehr weit davon entfernt ist, diesen Effekt im Labormaßstab beobachten zu können. Denn selbst die Lichtablenkung durch eine so riesige Masse wie zum Beispiel unsere Sonne ist ja so klein, dass man schon sehr genau hinschauen muss, um sie beobachten zu können. |
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michifold
Anmeldungsdatum: 21.10.2006
Beiträge: 34
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| michifold Verfasst am: 01. Jun 2008 12:37 Titel: |
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Jetzt muss ich diesen Thread nochmal aus der Versenkung hervorholen, da mir eingefallen ist wieso ich vor einem halben Jahr eigentlich ein ganz bstimmtes Thema in einem QED-Seminar gewählt habe: Weil ich hier zum ersten mal drauf gestoßen wurde :-) nämlich: Photon-Photon-Streuung.
Mein Skript zum Vortrag kann man sich, sofern man den Werbemüll überlebt und interessiert ist hier runterladen:
http://www.file-upload.net/download-886988/light-by-light_scattering.pdf.html
Am Schluss sage ich auch noch kurz etwas über nicht-lineare Maxwellgleichungen und Doppelbrechung im Vakuum. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 02. Jun 2008 01:51 Titel: |
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Wow Danke
Schon cool, Wirkungsquerschnitte auszurechnen, bei denen es physikalisch Sinn macht, sie in Quadrat-Plancklängen anzugeben
Und zu sehen, wie es aufgrund der Nichtlinearität der Maxwell-Gleichungen zu linearer Doppelbrechung im Vakuum kommt, die linear polarisiertes Licht in elliptisch polarisiertes verwandelt.
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Der in der oben erwähnten Experimentelle von E. Zavattini et al. gemessene Effekt hat sich übrigens inzwischen als instrumentelles Artefakt herausgestellt, siehe
Editorial Note PRL 99, 129901 (2007) und
http://arxiv.org/abs/arXiv:0706.3419 ( -> Phys. Rev. D 77, 032006 (2008) ).
Mit diesen neuen Ergebnissen ist die aktuelle experimentelle Grenze für die Messung des totalen Wirkungsquerschnittes für Photon-Photon-Wechselwirkung bei der Wellenlänge 1064 nm bei
bei 95% Konfidenzintervall.
Einem aktuellen Link zum Stand der Experimente und Überlegungen zu weiteren Experimenten zu Vakuum-Doppelbrechung bin ich dort begegnet:
http://public.rz.fh-wolfenbuettel.de/~turtur/physik_german/Licht_in_elmagn_Feldern_dtsch.pdf |
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michifold
Anmeldungsdatum: 21.10.2006
Beiträge: 34
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| michifold Verfasst am: 04. Jun 2008 18:19 Titel: |
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Hallo dermarkus! freut mich, dass du reingeschaut hast :-)
Ja, einen Wirkungsquerschnitt sinnvoll in Quadratplancklängen anzugeben ist schon cool 
Als ich mit der Vorbereitung angefangen habe, war zum Glück schon bekannt, dass die sich beim PVLAS vermessen haben, sonst hätte ich vielleicht auch noch darüber was erzählen müssen! Neue Physik, um Himmels willen, muss ja erst mal die alte kapieren...
Die Vorbereitung war wirklich ein Haufen Arbeit, da leider nur sehr wenig Ausführliches über Photon-Photon-Streuung zu finden ist. Das wirklich komplett durchzurechnen, so dass die Zuhörer Schritt für Schritt folgen können, wäre in den 120 Minuten, die ich hatte unmöglich gewesen. So habe ich mit dem effective Langrangian, zwar die zwei Paramter a und b glauben müssen, jedoch konnte ich dann ohne größere mathematische Abartigkeiten wie bei den anderen Methoden (sind Seite 4 oben aufgelistet) zum Wirkungsquerschnitt kommen.
Auch die Methode, die ich benutzt habe wurde in dem Buch von Dittrich und Gies nicht wirklich vorgerechnet, wenigstens der Weg wurde umrissen.
Ohne die Hilfe von meinem Prof. wäre ich einige Male komplett hängen geblieben. Aber es hat auf jeden Fall auch Spaß gemacht, und es war eine kleine Herausforderung, und wohl auch eine gute Tex-Übung für die Diplomarbeit: Feynmandiagramme und Wick-kontraktionen zu texen, ist eine Wissenschaft für sich 
Vielen Dank für das Paper, werd ich gleich mal reinschauen! |
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