das Elektron- keine Kugel

  • das Elektron- keine Kugel

    Hallo ihr Leser und Leserinnen,

    da ich mich für das was ich gleich schreibe sowieso schäme, seien einmal alle angesprochen.

    Auf der Internetpräsenz einer populärwissenschaftlichen Zeitschrift, habe ich folgenden Artikel gefunden: sterne-und-weltraum.de/news/zu…ie-supersymmetrie/1214316

    In diesem wird ein mögliches Dipolmoment des Elektron angesprochen und experimentell dieses bis auf 30 Größenordnungen (hinter dem Komma) genau 0 gleichgesetzt. Desweitern spricht die Autorin davon, dass somit das Elektron eine "nahezu perfekte Kugelgestalt" habe.

    Nun stellt sich mir promt die Frage, ob sie recht hat, wohingegen sich in mir der Widerstand physikalischen Grundwissens aufbäumt und flüstert: "Quantenmechanik. Quantenmechanik. Nix mit Kugeln!"

    Physiker Gruß

    Hannes
  • Hallo Hannes,

    schön das du solche Beiträge kritisch hinterfragst!
    Tatsächlich suggeriert sogar das in dem Beitrag verwendete Bild, dass wir es bei Elektronen mit festen, ausgedehnten, materiellen Kugeln zu tun haben.
    Dein Quantenmechanisches Gespür gibt dir hier natürlich Recht "Nix mit Kugeln"!

    Wir sehen Elektronen als Punktteilchen an. Mathematisch beschreiben wir aber die quantenmechanische Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines (freien) Elektrons tatsächlich mit etwas Kugelsymmetrischen. Das ist allerdings keine abgeschlossene Kugel mit definiertem Radius, sondern eine nach außen hin dünner werdende "Wolke". Wenn wir die Ladungsverteilung eines Elektrons beschreiben wollen, dann hat das natürlich mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit zu tun und ist auch etwas Kugelsymmetrisches.

    Die Veröffentlichung, auf die sich der Beitrag bezieht, beinhaltet Ergebnisse der Suche nach einer "Asymmetrie der Ladungsverteilung des Elektrons entlang seines Spins".

    Das heißt man schaut, ob die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons von der kugelsymmetrischen Form abweicht und vielleicht eher ei-förmig aussieht. Die bisherigen Ergebnisse bestätigen aber eher die Kugelform (sehr zum Leidwesen der Supersymmetrie).

    Physikerinnen-Gruß zurück

    Julia
  • Hallo Julia,

    vielen Dank für die Antwort!
    Ich habe per E-Mail auch noch eine weitere Antwort erhalten, die hier noch erwähnt sei.


    Hallo Hannes,

    es stimmt, das Elektron ist eine Kugel.
    Dies bekommt man als Ergebnis, wenn man die inhomogene Helmholtz-Gleichung in Kugelkoordinaten löst.
    Das Elektron oder besser: Das Elementarteilchen - und zwar jedes Elementarteilchen: Ob Elektron, Proton oder Neutron - ist eine Raumladungskugel.
    Diese Raumladungskugel ist eine elektromagnetische Kugelwelle, eine Huygens'sche Elementarwelle. Nur, dass Huygens zu seiner Zeit noch nichts von elektromagnetischen Wellen wusste.

    Die genaue Berechnung der Masseformel, des universellen Gravitationsgesetzes, der genauen Atomradien und schließlich der Lichtintensitäten der unterschiedlöichen Spektrallinien der einzelnen Serien (Lyman-, Balmer-, Paschen-, Brackett- und Pfund-Serie) des Wasserstoffatoms können Sie nachlesen (und vor allem: Nachrechnen!) in meinem kürzlich erschienenen Buch:

    PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA 2
    Die Fortschreibung der Physik
    ISBN 978-3-8442-7106-5
    Autor: Arthur Büttgen

    Viele sportliche Grüße
    Arthur Büttgen

    Physiker-Gruß Riposte

    Hannes

  • Richard P. Feynman: ... denke ich, sicher sagen zu können, dass niemand die Quantenmechanik versteht

    MichaelKobel wrote:


    naja,
    diese letzte andere Antwort würde ich ignorieren.
    Denn es stimmt schon offensichtlich nicht, dass das proton und das Neutron Elementarteilchen sind.
    Und auch alles andere, was darin steht ist Quantenfeldtheoretisch nicht wirklich haltbar...

    VieleGrüße
    Michael

    Sehr geehrter Herr Kobel,

    es tut mir leid, Ihnen sagen zu müssen, dass, falls Sie meine Antwort ignorieren, Sie leider die Physik ignorieren.

    Offenbar haben Sie mein Buch, was ich in meiner Antwort angegeben habe, nicht gelesen.

    Ich lade Sie herzlich dazu ein, die inhomogene Helmholtz-Gleichung zu lösen.

    Um dies zu tun, müssten Sie allerdings über die folgenden Mathematikkenntnisse verfügen:

    Rechnen mit komplexen Zahlen, Differential- und Integralrechnung, sowie krummlinige Koordinatensysteme hier: Kugelkoordinaten.

    Dabei sollten Sie einen beträchtlichen mathematischen Aufwand nicht scheuen.

    Letztlich lohnt sich der Aufwand, weil Sie als Ergebnis die Masseformel erhalten, die jedes Elementarteilchen berechnet.

    Jedes Elementarteilchen ist eindeutig bestimmt durch seine folgenden drei Größen: Masse des Teilchens, Spinkreisfrequenz des Teilchens, Radius des Teilchens.

    So errechnet man für das Elektron die Spinkreisfrequenz von 2,7428 x 10^22 pro Sekunde, für das Proton 1,0542 x 10^24 pro Sekunde.

    Sie werden feststellen, dass man zur Bildung des Protons und übrigens auch des Neutrons keinerlei "Quarks" bedarf. Mit anderen Worten: Bei Elektronen, Protonen und Neutronen handelt es sich tatsächlich um Elementarteilchen.

    Einstein: "Die Quantenmechanik ist sehr achtunggebietend. Aber eine innere Stimme sagt mir, daß das noch nicht der wahre Jakob ist. Die Theorie liefert viel, aber dem Geheimnis des Alten bringt sie uns kaum näher. Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der nicht würfelt.“

    Falls Ihnen, sehr geehrter Herr Kobel, bei der Lösung der inhomogenen Helmholtz-Gleichung Fragen aufkommen sollten, bin ich gerne bereit, diese jederzeit zu beantworten.

    Ich freue mich schon auf Ihr Feedback.

    Mit freundlichen Grüßen

    Arthur Büttgen
  • Sagt der Michael daß das e- eine Wahrscheinlichkeitswelle ist ?

    Immerhin kann man das e- beugen.

    ------------------------

    Nun, der Ortsoperator vom e- wird ja wohl eine Welle sein, sin(a*x).

    ( Im Heisenbergbild wird der Ortsoperator eine Matrix A sein, und wir nehmen da erstmal
    eine unitäre Matrix B die außer bei (1,1) überall 0 ist. A ist dann a*B. )

    Wenn der Ortsoperator vom e- jetzt sin(a*x) ist, dann können
    wir den Ort vom e- ausrechnen : sin(a*x) quadrieren und alles integrieren.

    Dieses Integral existiert aber nicht, in diesem Fall hat das e- keinen Ort.

    Wir müssen einen Ortsoperator nehmen der die Summe von unendlich vielen Sinussen ist.

    Dann bekommen wir so eine Art Gauß-Funktion die wir integrieren können.

    ----------------------

    Soweit die Standardtheorie.

    Die Idee mit der Kugel ist wohl neu ? --- Find ich aber gut.

    The post was edited 2 times, last by gr335817: Fehler ().

  • Liebe/r gr335817,

    Was das Elektron eigentlich "ist", im philosophischen Sinn, darüber kann man lange diskutieren. Der Begriff "Wahrscheinlichkeitswelle" trifft sicher einen Teilaspekt, greift aber zu kurz. Denn das Elektron hat außer einer Wahrscheinlichkeit, es irgendwo zu finden auch noch andere Eigenschaften wie Spin, elektrische Ladung, schwache Ladung (zumindest "teilweise"), Masse, etc.
    Nennen wir so etwas einfach mal "Quantenobjekt". Solche Quantenobjekte kann das Standardmodell, das auf Quantenfeldtheorie beruht, hervorragend beschreiben. Alle Elementarteilchen sind Quantenobjekte und auch alle zusammengesetzten systeme wie Protonen, Neutronen, andere Hadronen (= aus quarks zusammengesetzte systeme), Atomkerne, Atome, etc. sind Quantenobjekte. Die Quantenmechanik beschreibt u.a., welche Auswirkungen die von Dir erwähnte "Wahrsscheinlichkeitswelle" hat, d.h. mit welcher Wahrscheinlichkeit man ein Elektron wo im Atom finden kann In der Chemie nennt man das in Atomen und Molekülen "Orbital". Und Orbitale ohne Bahndrehimpuls (so genannte S-Orbitale) sind in der Tat kugelsymmetrisch. Sie sagen aber nur, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Elektron wo nachweisbar ist. Ähnliche Überlegungen lassen sich anstellen wenn man Quantenobjekte an einem Hindernis (was durchaus ein anderes Quantenobjekt wie ein Proton sein kann) streut. Letzteres ist das, was Du "Beugung" nennst. Alle Quantenobjekte kann man "beugen", auch Atome oder sogar größere Moleküle. Diese Beugungserscheinungen der QM Wellenfunktion kann man auch im klassischen Sinn mit einer Wellenlänge (je nach Impuls des Objekts) beschreiben, ich warne aber sehr davor sich dies als "Ausdehnung" des Objekts selber vorzustellen. Diese Wellenlänge hat nur etwas mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit zu tun.

    Die Struktur = ob das Objekt dauerhaft aus anderen Objekten zusammengesetzt ist, und ob es daher eine Ausdehnung als intrinsische Eigenschaft hat, beschreibt man *nicht* mit der Wellenlänge der "Wahrscheinlichkeits-wellenfunktion" sondern mit dem "Formfaktor" (oft auch Strukturfunktion genannt) eines Quantenobjekts. Das ist sehr schön zum besipiel hier beschrieben (bitte ggflls auch die Kapitel davor lesen). Beim Proton findet man in der Tat eine Ausdehung (ca 1 fm) die man inzwischen dadurch verstanden hat, dass das Proton eine Wolke aus 3 "Valenzquarks" und ganz vielen weiteren "Partonen" (=Gluonen und Quantenfluktuationen der Gluonen, sog. "See-Quarks") ist. Das Proton ist also auch sowas wie ein Atom, nur nicht gebunden durch die elektromagnetische, sondern durch die starke Kraft. Und es ist in der Tat auch kugelsymmetrisch, da der Gesamtdrehimpuls der Quarks im Proton Null ist. (bitte beachten: es ist kugelsymmetrisch, aber es ist keine Kugel. es ist eher eine "Wolke").
    Und genau wie die Elektronen im Atom kann man die Quarks im Proton daher anregen, was hier beschrieben ist.
    Wenn also jemand behauptet, das Proton sei nur eine Raumladungskugel ohne Struktur = Quarks, dann ist das barer Unsinn. Ohne Quarks das Spektrum der Hadronen (= gebundene und angeregte Quarkzustände) zu beschreiben wäre ungefähr genauso, die Existenz der durch unterschiedliche Atomkerne und Elektronenhüllen charakterisierte Elemente im Periodensysten zu leugnen und zu behaupten, die Welt wäre aus Feuer, Wasser, Erde und Luft aufgebaut.

    Bei den Elementarteilchen ist das aber ganz anders. Hier sagt die Theorie vorher, dass sie keine weitere Unterstruktur haben, also im obigen Sinn punktförmig sind. In Physikersprache: Ihr Formfaktor ist der eines punktförmigen Objektes. Dies gilt für Elektronen, Myonen, Quarks, etc. Experimentell kann man das bis zu einer bestimmten "Auflösung" untersuchen und findet in der Tat keine Struktur bei diesen Teilchen bis hinunter zu einer Ausdehnung von Attometer = 1/1000 Femtometer. Genauer kann man das noch nicht messen, aber wir sind ziemlich sicher, dass es auch darunter keine Ausdehung im Sinne einer Unterstruktur gibt. Im Sinne der Struktur ist das Elektron daher keine Kugel, es kann derzeit vollkommen konsistent als Punkt betrachtet werden. Selbst wenn einmal in ferner zukunft sich die Stringtheorie bewahrheiten sollte, und das Elektron ein Fädchen wäre mit einer Ausdehnung von Billionstel von Attometern oder kleiner, wäre es immernoch ein Elementarteilchen, denn (auch wenn man sich es kaum vorstellen kann) die Ausdehung der Stringtheorie darf man nicht als Unterstruktur auffassen. Aber das ist eine andere Geschichte und sowieso höchst spekulativ. Kurz gesagt: Das Elektron ist *keine* ausgedehnte Kugel.

    Viele Grüße
    Michael
  • Sehr geehrter Herr Büttgen,

    Diese eine Frage beantworte ich gerne, aber auch nicht mehr:
    natürlich kenne ich diese Gleichung und ihre Lösungen. Sie ist eine Methode der Lösung klassischer Wellenprobleme wie z.B. klassisscher elektrodynamischer (Randwert-)Probleme. Für die Quantenfeldtheoretische Beschreibung der Elementarteilchen, ihrer Wechselwirkungen, Ihrer gebundenen Systeme und deren Anregungen ist sie allerdings leider überhaupt nicht geeignet.

    Wir haben uns in diesem Forum die Aufgabe gestellt über die Themen Erkenntnisse unserer Forschung zu diskutieren und tragen die Verantwortung, dies in verständlicher und wissenschaftlich korrekter Weise zu tun. Offensichtlich unhaltbare Thesen wie Ihre, die zudem zur Verwirrung der jungen Leser/innen beitragen, haben hier nichts zu suchen. Bitte sehen Sie daher von weiteren Einträgen über die Anwendung der inhomogenen Helmholtzgleichung auf Elementarteilchen ab. Diese werden wir nicht mehr beantworten und notfalls entfernen.

    Da Sie offensichtlich genau wie wir von den fundamentalen Gesetzmäßigkeiten des Universums fasziniert sind, wir Ihnen sicher bereits das reine Lesen dieses Forums Freude bereiten und Sie werden möglicherweise dabei neue Erkenntnisse erlangen.

    Viele Grüße, Michael Kobel
  • Sehr geehrter Herr Kobel,

    vielen Dank für die Beantwortung meiner Frage.

    Dass Sie die inhomogene Helmholtzgleichung in Kugelkoordinaten kennen, ist schon mal eine notwendige Voraussetzung dafür, den fundamentalen Gesetzmäßigkeiten des Universums auf die Spur zu kommen.

    In der Tat ist sie eine Methode der Lösung klassischer Wellenprobleme wie z.B. klassisscher elektrodynamischer (Randwert-)Probleme.

    Aber: Diese unscheinbare Helmholtz-Gleichung birgt in Wahrheit ein viel, viel größeres Potential, was kein Mensch (und kein Physiker!) auf dieser Welt ihr je zutraut bzw. zugetraut hat.

    Die inhomogene Helmholtz-Gleichung mit der Raumladungsdichte rho auf der rechten Seite beschreibt tatsächlich - ob Sie es glauben oder nicht - in allgemeiner Form: Die Struktur des Elementarteilchens!

    Allerdings darf man dazu nicht eine Punkt-Ladung - wie bei der Greenschen Methode - annehmen, sondern muss die sogenannte "retardierte Raumladungsdichte" für rho einsetzen. (Nebenbei: Nimmt man die sogenannte "avancierte" Raumladungsdichte, erhält man dann die Anti-Elementarteilchen, also z.B. Elektron: Retardierte Raumladungsdichte, Positron: Avancierte Raumladungsdichte)

    Das ist phänomenal! Auch sind die Lösungen von Randwert-Problemen im Zusammenhang zum Elementarteilchen nicht von Bedeutung, da es im Universum keine Randwerte gibt, salopp formuliert: Das Universum ist kein Hohlleiter.

    Daher müssen zur Berechnung der folgenden Feldgrößen des Elementarteilchens: Potentialfunktion, Vektorpotentialfunktion, Funktion der Elektrischen sowie die Funktion der magnetischen Feldstärke (magnetische Induktion) die entsprechenden Volumenintegrale einmal von "r=0" bis "r=Radius des Teilchens" und weiter von "r=Radius des Teilchens" bis "r=unendlich" integriert werden.

    Die zeitliche Abhängigkeit der Wellenfunktion der entsprechenden Feldgröße lässt durch (zeitliche) Mittelwertbildung eliminieren.

    Übrigens: Der Spin des Elementarteilchens ergibt sich fast automatisch, da sich eine in Richtung des Azimutalwinkels fließende Stromdichte ergibt.

    Ist es einem erst einmal gelungen, die Phasoren (komplexwertige Amplituden) der Elektrischen- und der Magnetischen Feldstärken zu berechnen, lässt sich hiermit die Energiedichte und zwar die Elektrische- und Magnetische Energiedichte einmal im Innenraum des Teilchens (r<r0) und auch in dessen Außenraum (r>r0) berechnen.

    Integriert man weiter die Summe aus beiden Energiedichten über das kugelförmige Volumen des "Innenraums" des Teilchens, so erhält man die gesamte in dieser Ladungskugel gespeicherte Energie (elektrische plus magnetische Energie).

    Die Masseformel des Elementarteilchens erhält man mit Einsteins berühmter Energie- Massenäquivalenzformel, indem man ganz einfach die Gesamtenergie dieser Ladungskugel durch c zum Quadrat dividiert. Damit kann man übrigens das "Kilogramm" als Masseneinheit vergessen, die Masse ist keine Grundgröße, sondern eine zusammengesetzte Größe: Sie hat die Einheit: 1 kg = 1 Volt mal Ampere mal (Sekunde hoch 3) pro Quadratmeter.

    Ist das nicht total faszinierend? Da muss doch jeder "echte" Physiker restlos begeistert sein, finden Sie nicht?

    Mit der so errechneten Masseformel ist dann jedes Elementarteilchen eindeutig bestimmt durch: Seinen Radius, seine Spinkreisfrequenz und seine Masse. Hat man zwei dieser Größen, kann die dritte dann mit dieser Masseformel berechnet werden.

    Übrigens: Von einem "Higgs"-Teilchen wird behauptet, es hätte eine bestimmte Masse und den Spin "Null". Setzt man jedoch in der Masseformel die Spinkreisfrequenz = 0, so erhält man als Masse den unbestimmten Ausdruck: m=0/0. Dieses Ergebnis lässt nur die eine folgende Aussage zu:

    Es gibt keine "Higgs"-Teilchen.

    Multipliziert man die Gesamt-Energiedichte im Außenraum (der bis r=unendlich geht) des Teilchens mit der Kugeloberfläche an einem bestimmten Radius: O = 4 mal pi mal r^2, so erhält man eine Summe aus drei Summanden, die die physikalische Einheit einer Kraft besitzen.

    Mit anderen Worten: Man hat eben das Gravitationsfeld des Elementarteilchens berechnet!

    Man erkennt, dass die Gravitationskraft des Teilchens (oder auch eines Planeten/Himmelskörpers) aus drei Kräften zusammengesetzt ist:

    Einmal die (elektrische) Coulombkraft (proportional 1/r^2), zweitens eine Kraft, die bezüglich der Entfernung konstant ist => das ist dann offenbar Einsteins kosmologische Konstante, und drittens eine ganz erstaunliche Kraftkomponente, die proportional r^2 ist, polarwinkelabhängig also mit steigendem Radius (steigender Entfernung) immer größer wird. Diese letzte Kraftkomponente ist doch absolut verblüffend, nicht wahr?

    Rechnet man jedoch im Zweikörperproblem (Proton+Elektron=Wasserstoffatom) mit diesem wirklichen Gravitationsgesetz, so kann man damit echte Bahnradien (und zwar vom Proton und vom Elektron) berechnen. Mit den Keplerschen Gesetzen und dem Drehimpuls-Erhaltungssatz lassen sich jeder Kreisbahn genau eine Ellipsenbahn zuordnen. Damit lässt sich jedem Ort auf der Ellipsenbahn (im Kugelkoordinatensystem) genau dieser eine Bahndrehimpuls zuordnen, womit Heisenbergs Unschärferelation eindeutig widerlegt wäre.

    Mit der Lichtenergie der einzelnen Quantensprünge lassen sich die Bahnradien und Bahngeschwindigkeiten des Elektrons um sein Proton berechnen, der einzelne Quantensprung lässt sich so räumlich (Delta r : etwa 10^(-33) m, fast Planck-Länge) und zeitlich (Zeitdauer: etwa 10^(-40) Sekunden) vermessen.

    Viele Grüße, Arthur Büttgen
  • MichaelKobel wrote:

    Liebe/r gr335817,

    Was das Elektron eigentlich "ist", im philosophischen Sinn, darüber kann man lange diskutieren. Der Begriff "Wahrscheinlichkeitswelle" trifft sicher einen Teilaspekt, greift aber zu kurz. Denn das Elektron hat außer einer Wahrscheinlichkeit, es irgendwo zu finden auch noch andere Eigenschaften wie Spin, elektrische Ladung, schwache Ladung (zumindest "teilweise"), Masse, etc.
    Nennen wir so etwas einfach mal "Quantenobjekt". Solche Quantenobjekte kann das Standardmodell, das auf Quantenfeldtheorie beruht, hervorragend beschreiben. Alle Elementarteilchen sind Quantenobjekte und auch alle zusammengesetzten systeme wie Protonen, Neutronen, andere Hadronen (= aus quarks zusammengesetzte systeme), Atomkerne, Atome, etc. sind Quantenobjekte. Die Quantenmechanik beschreibt u.a., welche Auswirkungen die von Dir erwähnte "Wahrsscheinlichkeitswelle" hat, d.h. mit welcher Wahrscheinlichkeit man ein Elektron wo im Atom finden kann In der Chemie nennt man das in Atomen und Molekülen "Orbital". Und Orbitale ohne Bahndrehimpuls (so genannte S-Orbitale) sind in der Tat kugelsymmetrisch. Sie sagen aber nur, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Elektron wo nachweisbar ist. Ähnliche Überlegungen lassen sich anstellen wenn man Quantenobjekte an einem Hindernis (was durchaus ein anderes Quantenobjekt wie ein Proton sein kann) streut. Letzteres ist das, was Du "Beugung" nennst. Alle Quantenobjekte kann man "beugen", auch Atome oder sogar größere Moleküle. Diese Beugungserscheinungen der QM Wellenfunktion kann man auch im klassischen Sinn mit einer Wellenlänge (je nach Impuls des Objekts) beschreiben, ich warne aber sehr davor sich dies als "Ausdehnung" des Objekts selber vorzustellen. Diese Wellenlänge hat nur etwas mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit zu tun.

    Die Struktur = ob das Objekt dauerhaft aus anderen Objekten zusammengesetzt ist, und ob es daher eine Ausdehnung als intrinsische Eigenschaft hat, beschreibt man *nicht* mit der Wellenlänge der "Wahrscheinlichkeits-wellenfunktion" sondern mit dem "Formfaktor" (oft auch Strukturfunktion genannt) eines Quantenobjekts. Das ist sehr schön zum besipiel hier beschrieben (bitte ggflls auch die Kapitel davor lesen). Beim Proton findet man in der Tat eine Ausdehung (ca 1 fm) die man inzwischen dadurch verstanden hat, dass das Proton eine Wolke aus 3 "Valenzquarks" und ganz vielen weiteren "Partonen" (=Gluonen und Quantenfluktuationen der Gluonen, sog. "See-Quarks") ist. Das Proton ist also auch sowas wie ein Atom, nur nicht gebunden durch die elektromagnetische, sondern durch die starke Kraft. Und es ist in der Tat auch kugelsymmetrisch, da der Gesamtdrehimpuls der Quarks im Proton Null ist. (bitte beachten: es ist kugelsymmetrisch, aber es ist keine Kugel. es ist eher eine "Wolke").
    Und genau wie die Elektronen im Atom kann man die Quarks im Proton daher anregen, was hier beschrieben ist.
    Wenn also jemand behauptet, das Proton sei nur eine Raumladungskugel ohne Struktur = Quarks, dann ist das barer Unsinn. Ohne Quarks das Spektrum der Hadronen (= gebundene und angeregte Quarkzustände) zu beschreiben wäre ungefähr genauso, die Existenz der durch unterschiedliche Atomkerne und Elektronenhüllen charakterisierte Elemente im Periodensysten zu leugnen und zu behaupten, die Welt wäre aus Feuer, Wasser, Erde und Luft aufgebaut.

    Bei den Elementarteilchen ist das aber ganz anders. Hier sagt die Theorie vorher, dass sie keine weitere Unterstruktur haben, also im obigen Sinn punktförmig sind. In Physikersprache: Ihr Formfaktor ist der eines punktförmigen Objektes. Dies gilt für Elektronen, Myonen, Quarks, etc. Experimentell kann man das bis zu einer bestimmten "Auflösung" untersuchen und findet in der Tat keine Struktur bei diesen Teilchen bis hinunter zu einer Ausdehnung von Attometer = 1/1000 Femtometer. Genauer kann man das noch nicht messen, aber wir sind ziemlich sicher, dass es auch darunter keine Ausdehung im Sinne einer Unterstruktur gibt. Im Sinne der Struktur ist das Elektron daher keine Kugel, es kann derzeit vollkommen konsistent als Punkt betrachtet werden. Selbst wenn einmal in ferner zukunft sich die Stringtheorie bewahrheiten sollte, und das Elektron ein Fädchen wäre mit einer Ausdehnung von Billionstel von Attometern oder kleiner, wäre es immernoch ein Elementarteilchen, denn (auch wenn man sich es kaum vorstellen kann) die Ausdehung der Stringtheorie darf man nicht als Unterstruktur auffassen. Aber das ist eine andere Geschichte und sowieso höchst spekulativ. Kurz gesagt: Das Elektron ist *keine* ausgedehnte Kugel.

    Viele Grüße
    Michael

    Danke für die ausführliche Antwort.

    Früher mußte man in Seminaren diskutieren, jetzt geht's auch im Internet.

    In meinem ( Grund - ) Studium wurde beim e- der Begriff punktförmig angesprochen, nicht aber Strings.

    ............

    Ich hab mich hier eingemischt weil ich eine eigene Theorie habe :

    Die "schwache Eigenschaft " des e- würde ich mit u+(e-)=d+Neutrino oder gleich e-=d+Neutrino-u benennen.

    Ich persönlich finde die Gedanken von Steven Weinberg nicht gut !
    W und Z ... das ist für mich Schall und Rauch.

    Meine Theorie : Gamma = Positronium = d+Neutrino-u-Positron = Eine Länge

    Kann das stimmen ?

    ( Ich könnte es aber auch ausführlicher machen )
  • Hallo gr335817

    Ich denke Michaels Antwort ist nichts mehr hinzuzufügen. Das ist in seiner Klarheit und fachlichen Korrektheit einfach state of the art und meiner Meinung und meinem Wissen nach einwandfrei.

    Was deine Theorie zur, wie du es nennst, 'schwachen Eigenschaft' angeht, denke ich, kann es nur hilfreich sein, wenn du deine Idee noch weiter ausführst. (Allerdings möchte ich gleich vorwegschicken, dass ich persönlich, was W und Z anbelangt begeistert bin. Aber ich bin gespannt, warum du es nur als 'Schall und Rauch' erachtest! Klingt spannend!)

    Cheers!
  • gr335817 wrote:

    Ich hab mich hier eingemischt weil ich eine eigene Theorie habe :

    Die "schwache Eigenschaft " des e- würde ich mit u+(e-)=d+Neutrino oder gleich e-=d+Neutrino-u benennen.

    Ich persönlich finde die Gedanken von Steven Weinberg nicht gut !
    W und Z ... das ist für mich Schall und Rauch.

    Meine Theorie : Gamma = Positronium = d+Neutrino-u-Positron = Eine Länge

    Kann das stimmen ?
    Ganz kurze Antwort: Für Teilcheneigenschaften, für die Erhaltungssätze gelten, wie elektrische Ladung Q oder schwache Ladung I , z.B. deren 3. Komponente I3 oder auch sogar Drehimpulse J ist die obige Überlegung wie folgt richtig, wobei man Drehimpulse vektoriell addieren muss:
    Q(e-) = Q(d)+Q(Neutrino)-Q(u)
    I3(e-) = I3(d)+I3(Neutrino)-I3(u)
    J(e-) = J(d)+J(Neutrino)-J(u)
    das heisst aber nicht, dass ein Elektron aus d + neutrino + anti-u besteht, sondern nur, dass es sich (wenn es energetisch möglich wäre) in diese umwandeln kann. Leider geht das nicht, weil d und u mehr Masse haben als das e.

    was aber geht ist d -> u + e- + Anti-Neutrino. Das geht genau wegen der obigen Gleichungen und ist aus der schule bekannt:
    Es beschreibt den beta-Zerfall des Neutrons, d.h. im Neutron wandelt sich ein d-Quark in ein u-quark um.

    Früher dachte Fermi, dass das ohne weiteres möglich wäre = "Fermi-Theorie" der schwachen Wechselwirkung. Heute weiß man, dass es über einen Zwischenschritt eines W-Bosons laufen muss, und hat diese W-Bosonen auch vor ca 30 jahren gefunden: d -> u + W- -> u + e- + Anti-Neutrino.

    mehr gerne auf Nachfrage, Michael Kobel
  • Da wären noch ein, zwei Fragen:
    Mit genügend Bewegungsenergie (mir fällt gerade kein Ort auf der Welt ein, wo das leicht möglich wäre ;-)) könnte sich das Elektron unter Einhaltung aller Erhaltungssätze in jeweils niedrigerenergetische d, [tex]\bar{u}[/tex] und [tex]\nu_{e}[/tex] umwandeln, oder?

    Können die Voraussetzungen der Rutherfordschen Streuregel bei einem Versuch mit Elektronen überhaupt erfüllt werden? Welches Elementarteilchen wäre denn leicht genug, verglichen mit dem Elektron, hilft man sich hierbei mit erhöhter relativistischer Masse?
  • Es gibt keine punktförmigen Teilchen und keine Punktladungen

    MichaelKobel wrote:



    MichaelKobel wrote:


    "Bei den Elementarteilchen ist das aber ganz anders. Hier sagt die Theorie vorher, dass sie keine weitere Unterstruktur haben, also im obigen Sinn punktförmig sind."

    "Keine Unterstruktur" und "punktförmig" sind zwei unterschiedliche Attribute: "Keine Unterstruktur" bedeutet: "Homogene kugelförmige Ladungsverteilung (r>0)" und "punktförmig" bedeutet: r=0, man spricht von "Punktladung".

    Bei dem Elementarteilchen handelt es sich weder um eine homogene Ladungsverteilung, noch um eine Punktladung. Es ist vielmehr eine elektromagnetische Kugelwelle und zwar physikalisch gesprochen eine erzwungene Schwingung. Diese kugelförmige "Ladungswolke" hat sehr wohl eine Struktur und zwar ist sie ein sinusförmiges elektromagnetisches Wirbelfeld.

    Liebe Leute, was soll man hier nach Worten kramen! Goethe schrieb: "Über Worte lässt sich trefflich streiten...". Das ist doch alles Kindergarten! Rechnet es doch einfach selber aus! Die Physik ist die mathematischste Wissenschaft überhaupt. Viel mathematischer, als die Väter der "modernen Physik" sich das erträumt haben, viel mathematischer, als es Physikern wohl lieb ist!

    Viele Grüße

    Arthur Büttgen



  • MichaelKobel wrote:

    gr335817 wrote:

    Ich hab mich hier eingemischt weil ich eine eigene Theorie habe :

    Die "schwache Eigenschaft " des e- würde ich mit u+(e-)=d+Neutrino oder gleich e-=d+Neutrino-u benennen.

    Ich persönlich finde die Gedanken von Steven Weinberg nicht gut !
    W und Z ... das ist für mich Schall und Rauch.

    Meine Theorie : Gamma = Positronium = d+Neutrino-u-Positron = Eine Länge

    Kann das stimmen ?
    Ganz kurze Antwort: Für Teilcheneigenschaften, für die Erhaltungssätze gelten, wie elektrische Ladung Q oder schwache Ladung I , z.B. deren 3. Komponente I3 oder auch sogar Drehimpulse J ist die obige Überlegung wie folgt richtig, wobei man Drehimpulse vektoriell addieren muss:
    Q(e-) = Q(d)+Q(Neutrino)-Q(u)
    I3(e-) = I3(d)+I3(Neutrino)-I3(u)
    J(e-) = J(d)+J(Neutrino)-J(u)
    das heisst aber nicht, dass ein Elektron aus d + neutrino + anti-u besteht, sondern nur, dass es sich (wenn es energetisch möglich wäre) in diese umwandeln kann. Leider geht das nicht, weil d und u mehr Masse haben als das e.

    was aber geht ist d -> u + e- + Anti-Neutrino. Das geht genau wegen der obigen Gleichungen und ist aus der schule bekannt:
    Es beschreibt den beta-Zerfall des Neutrons, d.h. im Neutron wandelt sich ein d-Quark in ein u-quark um.

    Früher dachte Fermi, dass das ohne weiteres möglich wäre = "Fermi-Theorie" der schwachen Wechselwirkung. Heute weiß man, dass es über einen Zwischenschritt eines W-Bosons laufen muss, und hat diese W-Bosonen auch vor ca 30 jahren gefunden: d -> u + W- -> u + e- + Anti-Neutrino.

    mehr gerne auf Nachfrage, Michael Kobel
    Nun gut, der Umweg über das W wird vielleicht durch die bisherigen Meßergebnisse erzwungen.

    Wir haben aber alle auch in der Schule gelernt ( falls wir das Abitur geschafft haben ) daß beim Compton-Effekt ein Photon etwas Energie verliert.

    Ich schaffe es einfach nicht dies mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären.

    Ich vermute jetzt schon, daß die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist.


    Frage :

    Wer von euch vermutet noch, daß die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist ?
  • Hallo,

    gr335817 wrote:


    Wer von euch vermutet noch, daß die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist ?
    Wir haben aber alle auch in der Schule gelernt ( falls wir das Abitur geschafft haben ) daß beim Compton-Effekt ein Photon etwas Energie verliert.

    Ich schaffe es einfach nicht dies mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären.

    Ich vermute jetzt schon, daß die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist.


    Frage :

    Wer von euch vermutet noch, daß die Allgemeine Relativitätstheorie falsch ist ?

    Dass die ARTk eine Quantentheorie ist und bei hohen Energiedichten bzw. sehr kleinen Längen nicht gilt sollte doch wohl klar sein.

    Beim Compton-Effekt überträgt ein Photon einen Teil seiner Energie auf ein Elektron. Wo genau seihst du da den Widerspruch zur ART? (Außer, dass man in dern Rahmen wohl kaum von einem Phoron sprechen wird. Aber der Energieübertrag ist doch auch bei einer Welle möglich...)