Massedefekt bei einer Materie-Antimaterie Reaktion

[Benezi]

Hi alle zusammen...


Auf [U-F-P] United Federation of Planets - Star Trek Rollenspiel und in anderen Quellen können wir über die Berechnung der Energie einer Materie-Antimaterie-Reaktion fogendes lesen:

Nach der einsteinschen Formel E=mc² lässt sich die genaue Energiemenge bei beiden Reaktionen berechnen.

Nun habe ich in meinem Physik-Buch ein Kapitel über "Massedefekt" (Wiki: Massendefekt ? Wikipedia) gefunden.
Darin wird beschriebe, dass bei Kernverschmelzung die Reaktion des Massedefekt auftritt.

Damit hab ich endlich verstanden, wie eine Wasserstoffbombe funktioniert.

Weiter konnte ich lesen, dass der Massedefekt mit der Formel E = mc² berechnet wird. Da wurde ich hellhörig. Ich las weiter und mir wurde bald klar, dass dies die gleiche Geschichte ist, wie bei einer Materie-Antimaterie-Reaktion.

Oft liest man, dass man die Sprengkraft eines Photonentorpedos ausrechnen will, einfach die Menge der im Torpedo enthaltenen Materie und Antimaterie mal die Lichtgeschwindigkeit im Quadrat rechnen muss. Also E = mc²!

And now comes to the point:
Gehe ich also richtig der Annahme, dass bei einer Materie-Antimaterie Reaktion die komplette Masse der Materie und Antimaterie in reine Energie umgewandelt wird? Und des weiteren: kann man berechnen, in welchem Bereichen sich diese Energie und Strahlung in welchen Mengen bewegen?

Viele Dank für eure Antworten, auch wenn das Thema etwas "Kopflastig" ist...

VLG Benezi

[EEST]

nun davon bin ich bis jetzt ausgegangen!!!

denn jedes antiatom einer art "löscht" ein Atom der selben art (nur ladungsvertauscht) "aus"!!!

das heißt:
ein antiwasserstoff atom "löscht" ein wasserstof atom "aus"!

nur wird es nicht wirklich ausgelöscht sondern in Energie umgewandelt!!!!

Und ich glaube schon das man das auch berechnen kann!!!

[McWire]

H
And now comes to the point:
Gehe ich also richtig der Annahme, dass bei einer Materie-Antimaterie Reaktion die komplette Masse der Materie und Antimaterie in reine Energie umgewandelt wird? Und des weiteren: kann man berechnen, in welchem Bereichen sich diese Energie und Strahlung in welchen Mengen bewegen?

Viele Dank für eure Antworten, auch wenn das Thema etwas "Kopflastig" ist...

VLG Benezi

Ja, dass ist richtig, bei einer solchen Reaktion (Annihiliation) wird die komplette Masse der Materie und Antimaterie in Energie (Strahlung) umgewandelt.
Da Energie aber auch einen Energie-Impuls-Tensor besitzt, besitzt sie nach der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) auch eine Gravitationswirkung, womit da kein Widerspruch entsteht.

In welcher Form die Strahlung freigesetzt wird, hängt im Endeffekt von der Menge der annihilierten Materie ab und damit von der Reaktionstemperatur.

Aus praktischen Experimenten im Teilchenbeschleuniger weiß man, das der größte Teil der Energie in Form von Gamma- und Röntgenstrahlung frei wird.

Ein kleiner Teil wird als Licht und Infrarotstrahlung (Hitze) frei.

Wie sich das genaue Verhältnis errechnet, muss du im Forum Technik & Wissenschaft - SciFi-Forum fragen, da dort unsere realwissenschaftlichen Experten ihren Stammsitz haben.
(Leider kommen von denen nur noch wenige ins ST-Forum, vermutlich weil sie sich über ST-Physik satt diskutiert haben.)

[Benezi]

Also wenn ich dich richtig verstehe McWire, dann...

• hat die Energie im Warpkern auch eine Masse
• hat man schon Anitmaterie erzeugt?

Wenn aber so riesige Mengen Energie frei werden und die Energie Masse hat,
dann ist das doch eine riesige Belastung für den Warpkern.

Und: bestimmt kann man das auch berechnen..., oder?
Man muss nur davon ausgehen, dass sich die mehrere Millionen Joule mit Lichtgeschwindigkeit bewegen... wie kann man das umrechnen, wieviel Gravitationskräte das sind.

VLG Benezi

An die Moderatoren: Kann man das irgendwie ins Technik & Wissenschaft - SciFi-Forum verlinken?

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

Huhu, ich hab heut Geburtstag! Ratet mal was ich bekommen hab: Das offizielle StarTrek Monopoly! Kann sein, dass ich das mal hier im Forum vorstell... Hätte das Sinn?

[Physicus91]

Also wenn ich dich richtig verstehe McWire, dann...

• hat die Energie im Warpkern auch eine Masse
• hat man schon Anitmaterie erzeugt?

Wenn aber so riesige Mengen Energie frei werden und die Energie Masse hat,
dann ist das doch eine riesige Belastung für den Warpkern.

Und: bestimmt kann man das auch berechnen..., oder?
Man muss nur davon ausgehen, dass sich die mehrere Millionen Joule mit Lichtgeschwindigkeit bewegen... wie kann man das umrechnen, wieviel Gravitationskräte das sind.

VLG Benezi

An die Moderatoren: Kann man das irgendwie ins Technik & Wissenschaft - SciFi-Forum verlinken?

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Huhu, ich hab heut Geburtstag! Ratet mal was ich bekommen hab: Das offizielle StarTrek Monopoly! Kann sein, dass ich das mal hier im Forum vorstell... Hätte das Sinn?

Erstma herzlichen Glückwunsch.

UNd nein, Energie hat keine Masse.
Die MAsse ist sozusagen die feste Form der Energie und wird nach der einsteinschen Formel (E=usw.) in reine Energie umgesätzt, wobei sämtliche Masse verloren geht

[McWire]

Erstma herzlichen Glückwunsch.

UNd nein, Energie hat keine Masse.
Die MAsse ist sozusagen die feste Form der Energie und wird nach der einsteinschen Formel (E=usw.) in reine Energie umgesätzt, wobei sämtliche Masse verloren geht

Energie hat aber einen Energie-Impuls-Tensor und somit eine Gravitation.
Diese Gravitation ist natürlich mit der äquivalenten Masse (nach m=E/c²) identisch.

Es macht also keinen Unterschied ob ich 1kg Materie durch den Warpkern jage oder 90 Petajoule an Energie, beides ist äquivalent.

[Agent Scullie]

Also wenn ich dich richtig verstehe McWire, dann...

• hat die Energie im Warpkern auch eine Masse
• hat man schon Anitmaterie erzeugt?

Wenn aber so riesige Mengen Energie frei werden und die Energie Masse hat,
dann ist das doch eine riesige Belastung für den Warpkern.

McWire meinte wohl eher, dass Energie Gravitation erzeugt, nicht dass sie Masse hätte (in der ART ist nicht die Masse Quelle der Gravitation, sondern der Energie-Impuls-Tensor).
Aber davon ab: wieso wäre es eine riesige Belastung für den Warpkern, wenn Energie Masse hätte?

Und: bestimmt kann man das auch berechnen..., oder?
Man muss nur davon ausgehen, dass sich die mehrere Millionen Joule mit Lichtgeschwindigkeit bewegen... wie kann man das umrechnen, wieviel Gravitationskräte das sind.

wenn man davon ausgeht, dass die Energie innerhalb des Warpkerns gespeichert ist, dann ist das ganz einfach, dann kann man so rechnen, dass sie gemäß m=E/c² zur Masse des Warpkerns beiträgt.
Das ist eine der Eigenschaften der RT, die vielleicht überraschend anmuten: wenn man ein Photon als einzelnes Teilchen betrachtet, das sich frei bewegt, hat es keine Masse. Sind aber ganz viele Photonen in einen Behälter eingesperrt, liefern sie einen Beitrag zur Masse des Systems Behälter + Photonen.

Das liegt an der relativistischen Energie-Impuls-Beziehung:

(mc)² = (E/c)² - p²

Für das einzelne Photon ist E=pc und damit m=0. Für die Gesamtheit aller Photonen im Behälter ist aber p=0, da sich die Impulse aller Photonen zu null summieren. Damit ist

mc = E/c <=> m=E/c²

[Benezi]

Hi!

Danke für eure Antworten.
Wenn ich das mal zusammenfassen darf: dann hat...

• Energie keine Masse, aber Gravitation
• ein Photon keine Gravitation, aber viele zusammen haben eine
• ist Materie das gleiche wie Energie, nur, wie quasi Wasser und Eis, ein Art anderer "Aggregatszustand".

Gibt es darüber hinaus auch eine Art "Gasförmig"?

VLG Benezi

[Physicus91]

Hi!

Danke für eure Antworten.
Wenn ich das mal zusammenfassen darf: dann hat...

• Energie keine Masse, aber Gravitation
• ein Photon keine Gravitation, aber viele zusammen haben eine
• ist Materie das gleiche wie Energie, nur, wie quasi Wasser und Eis, ein Art anderer "Aggregatszustand".

Gibt es darüber hinaus auch eine Art "Gasförmig"?

VLG Benezi

Ich glaube ein Vergleich mit einer Baterie triffts besser.

DIe Materie ist wie die Baterie selbst, sie istder Energiespeicher.
In der Baterie (materie) drin ist die ENergie gespeichert, die Frei wird, sobal sich ein "Ausgang" öffnet.
Beid er Batterie der STromkreis bei der Materie die Antimaterie (wenns um vollständige Entladung geht).
Wirft man die Baterie weg, ist nix mehr vorhanden, ganuso als ist es wenn amn die energie verbraucht ---> alles weg

[Agent Scullie]

Hi!

Danke für eure Antworten.
Wenn ich das mal zusammenfassen darf: dann hat...[list][*]Energie keine Masse, aber Gravitation[*]ein Photon keine Gravitation, aber viele zusammen haben eine

du wolltest hier doch wohl eher Masse als Gravitation schreiben. Gravitation hat auch ein einzelnes Photon, nur keine Masse.

[*]ist Materie das gleiche wie Energie, nur, wie quasi Wasser und Eis, ein Art anderer "Aggregatszustand".

Gibt es darüber hinaus auch eine Art "Gasförmig"?

das mit dem Aggregatzustand solltest du nicht zu wörtlich nehmen. Dreh- und Angelpunkt ist die relativistische Energie-Impuls-Beziehung:

(mc)² = (E/c) - p²

Ein Teilchen mit Masse m > 0 hat auch bei verschwindendem Impuls p=0 eine Energie E(p=0) = mc². Ein Teilchen ohne Masse nur welche, wenn es auch Impuls hat, da dann E(m=0) = pc. Wenn du so willst, kannst du also zwischen Ruhenergie E0 = mc² und kinetischer Energie E_kin = E - E0 unterscheiden. Eine dritte Energieform gibt es da nicht.

[Benezi]

Okay, danke für eure Antworten.

Muss diesem Forum echt ein Lob aussprechen:
Ich bin erst seit dem 23.09 hier und man kann wirklich sagen,
dass man hier eine (oder mehrere) Antworten innerhalb von kurzer Zeit bekommen.

Kurzum: hier läuft was! Die Leute sind auf Zack, die Moderatoren machen eine klasse Arbeit... LOB! Echt super Community!

VLG Benezi

[Hades]

Zum Thema Annihlation und Photonen:

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/2786-materie-antimaterie.html

Gravitation und Photonen:

http://www.scifi-forum.de/off-topic/off-topic-allgemein/technik-wissenschaft/48206-hat-energie-gravitation.html

Kurzum: hier läuft was! Die Leute sind auf Zack, die Moderatoren machen eine klasse Arbeit... LOB! Echt super Community!

Hier kannst du noch mehr Lob los werden:

http://www.scifi-forum.de/intern/community/27126-welche-meinung-habt-ber-moderatoren-hier.html