De Broglie Wellenlänge-experimentelle Grenzen

    • De Broglie Wellenlänge-experimentelle Grenzen

      Hallo, liebe Leser!

      Mich beschäftigt zur Zeit folgendes Thema!
      Man kann ja mit Streuexperimenten die Welleneigenschaften von Teilchen nachweisen. Nun gerät man bei massereicheren Teilchen aufgrund der De Broglie Beziehung an Grenzen, da die Wellenlänge zu klein wird. Das liegt an dem größeren Impuls der Teilchen.
      Warum kann man die Problematik nicht umgehen, indem man einfach die massereicheren Teilchen mit KLEINERER GESCHWINDIGKEIT ausstattet, um so einen kleineren Impuls und damit wieder eine handlichere Wellenlänge erreicht?
    • Lieber Alphacentauri,
      Das ist eine völlig richtige Vermutung, die in der Tat auch durchgeführt wird. Das Paradebeispiel dafür sind langsame (so genannte thermische oder kalte) Neutronen, die so langsam sind, dass ihre Wellenlänge in die Größenordnung von typischen Atomabständen in Festkörpern kommt. In der Festkörperphysik bekommt man dadurch ein extrem nützliches Handwerkszeug zur Bildgebung oder zur Untersuchung der Anregungsmöglichekeiten eines Festkörpers. Auf einen Blick sieht man das auf dieser Seite des Komitees für Forschung mit Neutronen. Neutronen als Sonde sind auch das Thema eines ganzen Bereiches des Portals "Welt der Physik". Thermische Neutronen mit etwas höheren Geschwindigkeiten werden bei der Kernspaltung eingesetzt, wobei die Wellenlänge um einiges größer gewählt wird als der zu spaltende Kern, damit sie diesen winzigen Kern auch noch "sehen", wenn sie eigentlich weit daran vorbeifliegen. Man sagt dann, dass der Wirkungsquerschnitt viel größer ist als der geometrische Querschnitt des Kerns, was im folgenden Bild zu sehen ist

      Die Frage, ob das für beliebig große, d.h. beliebig massive Objekte klappt, muss man aber "leider" verneinen. Ein am Tor vorbeigeschossener Fußball kann sich leider nicht so langsam bewegen, dass er doch im Tor landet, denn er wird wegen der Vielzahl der Atome sich nie wie ein "kohärentes" Quantenobjekt verhalten. Allerdings gibt es Nanofußbälle aus Kohlenstoff, die so genannten Fullerene, mit denen man tatsächlich Beugungseffekte mit Fußbällen messen kann.
      In der Nanowelt möchte ich kein Schiedsrichter beim Fußballspielen sein, denn da funktioniert ja nicht einmal mehr der Videobeweis. ;(
    • Lieber Michael Kobel!

      Herzlichen Dank für die rasche Antwort! Ein wenig bin ich noch unsicher, was in diesem Zusammenhang Kohärenz bedeutet. Ist es vielleicht so, dass man VERSCHIEDENEN Atomen eines Quantenobjektes wegen der verschiedenen MASSEN der Atome auch verschiedene IMPULSE und damit schließlich verschiedene WELLENLÄNGEN zuordnen muss?
      Aber könnte ich denn dann nicht jegliches Objekt (also auch ein Elektron) willkürlich in Teilmassen zerlegen um so eine Diversität an Wellenlängen zu erreichen?

      Fragen über Fragen?
    • Lieber alphacentauri

      Sehr gute Frage(n)! Es geht dabei weniger um verschiedene Wellenlängen als vielmehr darum, ob sich das System als eine einzige quantenmechanische Wellenfunktion beschreiben lässt, was z.B. bei einem Elektron klar der Fall ist, und offensichtlich bis zu Fullerenen funktioniert. Begrenzt wird dies durch die Wechselwirkung mit der Umgebung, die Dekohärenz verursacht, was sehr schön auf Wikipedia erklärt ist.
    • Herzlichen Dank, lieber Herr Kobel, dass sie sich für mich Zeit genommen haben! Eine noch detailiertere Erklärung als auf Wikipedia habe ich im Buch Kübelbeck Müller: "Wesenszüge der Quantenphysik" gefunden!
      Der Schlüssel zum Verständnis war für mich die ständige Möglichkeit der Photonenemission, die Die Wellenfunktion des Quantenobjektes kollabieren lässt, da sich dadurch zumindest theoretisch eine Ortsbestimmung durchführen lässt!