Quantenobjekte und Feld - Fragen und Diskussion

[Agent Scullie]

Photonen sind Quasiteilchen?

nicht Photonen, sondern Phononen, von griechisch phon = "Klang" bzw. phone = "Stimme", im Unterschied zu photos = "Licht". Darum bezeichnet man die Fernübertragung von Sprache auch als Telephonie. Würde man die gleiche Konvention auf das Fernsehen anwenden, hieße dieses wohl Telephotie

Nun, ich fragte mich, warum Dich folgende Äußerung so amüsierte:

das tat sie deswegen, weil nicht erst durch die Entdeckung der Kernspaltung klar wurde, dass Atome aus kleineren Teilchen aufgebaut sind, sondern bereits infolge der Entdeckung des Elektrons 1897. Um die Erkenntnis, dass sich Atomkerne spalten lassen, überhaupt erst machen zu können, war es ja sogar notwendig zu wissen, dass Atome einen Kern haben (und somit nicht fundamental sein können).

[Halman]

Nicht Photon, sondern Phonon ? Wikipedia [...]

Danke für diesen Hinweis, Dannyboy.

Wie peinlich, da hatte ich mich verlesen.

[Dannyboy]

Nicht Photon, sondern Phonon ? Wikipedia
Quasiteilchen ? Wikipedia sind physikalische Phänomene, die eigentlich nur in der Form von Wechselwirkung vieler Teilchen miteinander bestehen, aber eben formal wie eigenständige Teilchen behandelt werden können.
Das rechnet sich dann leichter.

So wie eben die 1,3 Kinder-Familie nur im Durchschnitt über viele Familien existiert, aber als statistische Rechengröße praktisch ist (auch wenn die Analogie naturgemäß etwas schief ist).

[Halman]

das sind Quasiteilchen, ähnlich wie Phononen. Und ähnlich wie diese sind sie ein kollektives Phänomen.

Photonen sind Quasiteilchen? Sprichst Du hier nur von virtuellen Photonen?

nein.

weiß ich jetzt gerade nicht. Warum fragst du?

weiß ich auch gerade nicht.

Nun, ich fragte mich, warum Dich folgende Äußerung so amüsierte:

Doch seit der Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn im Jahr 1938 ist klar, dass so elementar die Atome – oder genauer gesagt die Atomkerne – dann doch nicht sind.

Quelle Teilchenforschung: Physiker spalten erstmals das Unspaltbare - Nachrichten Wissenschaft - WELT ONLINE

[Agent Scullie]

Sorry, für die späte Antwort, aber erst jetzt finde ich wieder die Muse, mich mit diesem Thema auseinander zu setzen.


Danke für die Klarstellung. Wie ist dann aber folgender Absatz zu verstehen:

Physiker unterscheiden zwischen Spinonen und Orbitonen?

das sind Quasiteilchen, ähnlich wie Phononen. Und ähnlich wie diese sind sie ein kollektives Phänomen.

Schön, dass der Artikel zumindest ein bisschen Unterhaltsam für Dich war.

Spielst Du damit auf das Rosindenkuchenmodell von Sir Joseph J. Thomson an?

nein.

Soweit ich weiß, entdeckte er 1897 das Elektron, womit bereits Ende des 19. Jarhunderts klar war, dass das Atom nicht elementar als nur aus einem Teilchen bestehend, zu betrachten sei. Aber erkannte man bereits vor dem Bohr'schen Atommodell von 1913, dass der Kern aus mehreren Teilchen besteht?

weiß ich jetzt gerade nicht. Warum fragst du?

Vermute ich richtig, dass Ernest Rutherford klar war, dass die Alpha-Teilchen aus dem Atomkern stammten und zu jedem Elektron ein positives Gegenstück als Teilchen im Kern existieren musste?

weiß ich auch gerade nicht.

[Halman]

Sorry, für die späte Antwort, aber erst jetzt finde ich wieder die Muse, mich mit diesem Thema auseinander zu setzen.

aus dem Artikel ist unschwer zu entnehmen, dass diese Aussage schlicht falsch ist.
Viele viele Elektronen in dem Festkörper erzeugen zusammen ein kollektives Phänomen. Von diesen vielen vielen Elektronen wird kein einziges auch nur im entferntesten aufgespalten.

Danke für die Klarstellung. Wie ist dann aber folgender Absatz zu verstehen:

Plötzlich scheinen sich Partikel nur mit Spin und solche nur mit dem Orbitalmoment des Elektrons unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen. Die Physiker tauften die "Sub-Elektronen" auf Spinon und Orbiton.

Physiker unterscheiden zwischen Spinonen und Orbitonen?

Aber in dem Artikel steht ja auch sonst allerlei Schmarn:
ja sicher, durch die Entdeckung der Kernspaltung wurde die Teilbarkeit von Atomen nachgewiesen, selten so gelacht

Schön, dass der Artikel zumindest ein bisschen Unterhaltsam für Dich war.

Spielst Du damit auf das Rosindenkuchenmodell von Sir Joseph J. Thomson an? Soweit ich weiß, entdeckte er 1897 das Elektron, womit bereits Ende des 19. Jarhunderts klar war, dass das Atom nicht elementar als nur aus einem Teilchen bestehend, zu betrachten sei. Aber erkannte man bereits vor dem Bohr'schen Atommodell von 1913, dass der Kern aus mehreren Teilchen besteht? Vermute ich richtig, dass Ernest Rutherford klar war, dass die Alpha-Teilchen aus dem Atomkern stammten und zu jedem Elektron ein positives Gegenstück als Teilchen im Kern existieren musste? (Die Literatur, welche ich zurzeit widerholt lese, geht im Anschluss an Rutherfords Streu-Experiment vorwiegend auf die Elektronen und deren Absorptions- und Emissionsprekten ein).

[Agent Scullie]

Wo wir hier gerade bei den allseits geliebten [Elementar?]Teilchen, den Elektronen, sind; soeben bin ich auf einen Artikel der WELT ONLINE gestoßen, in dem es über diese vermeintlich untellbaren Teilchen heißt: Doch jetzt haben Physiker erstmals beobachtet, dass sich auch Elektronen aufspalten können.

aus dem Artikel ist unschwer zu entnehmen, dass diese Aussage schlicht falsch ist.

Die Trennung von Spin und Orbitalmoment lässt sich als kollektiver Effekt aller Elektronen verstehen.

"Ähnlich wie die scheinbar der Schwerkraft entgegengesetzte Bewegung einer Gasblase nach oben in einem Glas mit Sprudel eine Folge der kollektiven Fallbewegung der umgebenden Wassermoleküle ist", erklärt Professor Ralph Claessen von der Universität Würzburg.

Viele viele Elektronen in dem Festkörper erzeugen zusammen ein kollektives Phänomen. Von diesen vielen vielen Elektronen wird kein einziges auch nur im entferntesten aufgespalten.

Aber in dem Artikel steht ja auch sonst allerlei Schmarn:

Lange Zeit galt das Atom als die kleinste, nicht teilbare Einheit der Materie – eben als Grundeinheit eines chemischen Elements. Doch seit der Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn im Jahr 1938 ist klar, dass so elementar die Atome – oder genauer gesagt die Atomkerne – dann doch nicht sind.

ja sicher, durch die Entdeckung der Kernspaltung wurde die Teilbarkeit von Atomen nachgewiesen, selten so gelacht

[Halman]

In dem Artikel heißt es sehr schön:

Physiker kriegen auch alles kaputt

, sogar das Elektron ist vor ihnen nicht sicher.

@Agent Scullie
Was sagst Du dazu?

Das "Spalten" sollte man in Anführungszeichen setzen.

In dem WELT-Artikel ist ja von sog. Quasiteilchen die Rede, in denen das Elektron "aufgespalten" wurde. Offengestanden verwirrt mich der Artikel mehr, als das er mir aufschlussreich erscheinen würde.
So sehr ich mich auch bemühe, ich begreife die Quantenmechanik einfach nicht.

Da bringst Du mich auf den Namen für die Teilchen:
Man könnte sie "Salomonische Elektronen" nennen

[Thomas W. Riker]

Du findest hoffentlich trotzdem keine gespaltenen Kinder.

Da bringst Du mich auf den Namen für die Teilchen:
Man könnte sie "Salomonische Elektronen" nennen

[Dannyboy]

Wo wir hier gerade bei den allseits geliebten [Elementar?]Teilchen, den Elektronen, sind; soeben bin ich auf einen Artikel der WELT ONLINE gestoßen, in dem es über diese vermeintlich untellbaren Teilchen heißt: Doch jetzt haben Physiker erstmals beobachtet, dass sich auch Elektronen aufspalten können.
Ein Zitat daraus lautet:

Das "Spalten" sollte man in Anführungszeichen setzen.
Die deutsche Durchschnittsfamilie hat 1,4 Kinder. Du findest hoffentlich trotzdem keine gespaltenen Kinder.

[Thomas W. Riker]

Wo wir hier gerade bei den allseits geliebten [Elementar?]Teilchen, den Elektronen, sind; soeben bin ich auf einen Artikel der WELT ONLINE gestoßen, in dem es über diese vermeintlich untellbaren Teilchen heißt: Doch jetzt haben Physiker erstmals beobachtet, dass sich auch Elektronen aufspalten können.
Ein Zitat daraus lautet:

In dem Artikel heißt es sehr schön:

Physiker kriegen auch alles kaputt

Am Ende werden noch alle (31?) Naturkonstanten zu Variablen

[Halman]

Physiker spalten erstmals das Unspaltbare

Wo wir hier gerade bei den allseits geliebten [Elementar?]Teilchen, den Elektronen, sind; soeben bin ich auf einen Artikel der WELT ONLINE gestoßen, in dem es über diese vermeintlich untellbaren Teilchen heißt: Doch jetzt haben Physiker erstmals beobachtet, dass sich auch Elektronen aufspalten können.
Ein Zitat daraus lautet:

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrum Berlin und anderer Forschungsinstitute konnten unter der Federführung von Justine Schlappa nachweisen, dass sich Elektronen in bestimmten Festkörpern in sogenannte Quasiteilchen aufspalten, welche dann die Träger von Teileigenschaften des Elektrons sind.

Plötzlich scheinen sich Partikel nur mit Spin und solche nur mit dem Orbitalmoment des Elektrons unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen. Die Physiker tauften die "Sub-Elektronen" auf Spinon und Orbiton.

[Agent Scullie]

duck: ... dann tausche bitte die Wendung "innere Linie" durch die Wendund "wellige Linie" aus. Dann ergibt die Frage wieder sinn.

Photonen, die in Feynman-Diagrammen für gewöhnlichals Wellenlinien dargestellt werden, gibt es auch als reale Teilchen, ja.

Oh - ja, natürlich. Repräsentieren äußere Linien stehts reale Teilchen?

ja.

Das Feynman-Diagramm stellt doch sicher eine WW dar, welche es geben kann. Ist dort denn nicht ein angeregtes Elektron zu sehen, welches ein Photon emittiert? Dies passiert doch vielfach in meinem Monitor.

wie soll ein freies Elektron (wie das in deinem Diagramm) angeregt sein können? Angeregte Elektronen gibt es nur in gebundenen Zuständen. Für die gibt es aber keine Feynman-Diagramme, da die Störungsrechnung dafür nicht konzipiert ist. Man kann sich aber damit behelfen, dass man die Bindung des Elektrons als Streuung an einem externen Feld behandelt.

[Thomas W. Riker]

Ich hoffe, dass das kleine gamma keine Gamma-Strahlung darstellen soll, ansonsten würde ich Dir davon abraten, den Monitor zu benutzen

[Halman]

nur wenn du mit "Quantisierung der Quantenfelder" die Beschreibung von Wechselwirkungen als Teilchenaustausch meinst. Üblicherweise bezeichnet man mit Quantisierung der Felder etwas anderes, nämlich entweder die quantenmechanische Beschreibung von Feldern im allgemeinen, oder das dabei auftretende Ergebnis, dass zu dem Feld Teilchen, die Felquanten, gehören. Beides hat mit der Störungsrechnung nichts zu tun, die kommt ins Spiel, wenn man Wechselwirkungsprozesse betrachten will, an denen quantisierte Felder beteiligt sind.

Danke für die fachkundige Hilfestellung für die richtige Sprechweise.

ich würde das nicht als quantisierte WW bezeichnen. Es ist die Vermittlung einer WW durch das jeweilige Quantenfeld.

Okay

ich bin nicht sicher, ob ich die Frage verstanden habe. Innere Linien sind Elemente von Feynmangraphen, sie knüpfen immer an Feynmangraphen an. Vielleicht willst du ja fragen, ob innere Linien nur dann virtuelle Teilchen repräsentieren, wie sie an äußere Linien anknüpfen. Die Frage wäre aber sinnlos, da innere Linien per definitionem immer an äußere Linien anknüpfen, sonst wären es keine inneren Linien.

... dann tausche bitte die Wendung "innere Linie" durch die Wendund "wellige Linie" aus. Dann ergibt die Frage wieder sinn.

und es enthält nur äußere Linien, keine inneren.

Oh - ja, natürlich. Repräsentieren äußere Linien stehts reale Teilchen?

du nimmst zu unrecht an. Dieser Prozess kann nicht in deinem Monitor passieren, da es ihn überhaupt nicht geben kann.

To be continued...

Das Feynman-Diagramm stellt doch sicher eine WW dar, welche es geben kann. Ist dort denn nicht ein angeregtes Elektron zu sehen, welches ein Photon emittiert? Dies passiert doch vielfach in meinem Monitor.