Masselose (geladene) Teilchen

Mal rein theoretisch:
Man betrachte zwei geladene und absolut masselose Teilchen.
(Die z.B. aus dem Higgs-Feld herausbewegt wurden, wenn es das gibt…)
Diese würden eine Kraft (ungleich 0) aufeinander auswirken. Mit der Formel F = m*a wäre das Problem offensichtlich.
Nun die Frage:
a) Was lässt sich über die Kraft/Beschleunigung dieser Teilchen aussagen? Bzw. über die Situation allgemein.
Oder b) kann man überhaupt etwas aussagen?

Und noch eine Frage zur Higgs-Theorie:
Angenommen, dieses Feld würde sich ändern und somit auch die Masse der darin enthaltenenn Teilchen. Dann hätte das vermutlich Auswirkungen in Formeln wie F = m*a; der Körper wird schwieriger zu bewegen sein. Mein Problem habe ich mit der Gravitation. Dort spielt die Masse ebenfalls eine Rolle. Die Gravitation hängt jedoch mit den Gravitonen zusammen.
Würde das bedeuten, dass sich Änderungen des Higgs-Feldes auch auf den Gravitonenaustausch auswirken?

mfg,
Ché Netzer

PS: Die Frage ist (wie unschwer zu erkennen) rein theoretisch, ich erwarte natürlich auch keine sichere Antwort. Wilde Theorien und Spekulationen sind mir auch recht :wink:

Hallo,

Mal rein theoretisch:
Man betrachte zwei geladene und absolut masselose Teilchen.

welche sollten das sein?

Diese würden eine Kraft (ungleich 0) aufeinander auswirken.

Ja.

Mit der Formel F = m*a wäre das Problem offensichtlich.

Wie willst du aber die Formel auf masselose Teilchen anwenden?

Nun die Frage:
a) Was lässt sich über die Kraft/Beschleunigung dieser
Teilchen aussagen?

Nix!?

Bzw. über die Situation allgemein.

Aus unsinnigen Annahmen kann man jeden Blödsinn ableiten.

Oder b) kann man überhaupt etwas aussagen?

???

PS: Die Frage ist (wie unschwer zu erkennen) rein theoretisch,
ich erwarte natürlich auch keine sichere Antwort. Wilde
Theorien und Spekulationen sind mir auch recht :wink:

Und wozu soll das gut sein?
Gruß Uwi

Man betrachte zwei geladene und absolut masselose Teilchen.

welche sollten das sein?

Beispielsweise zwei Elektronen. Was momentan allerdings egal ist.

Mit der Formel F = m*a wäre das Problem offensichtlich.

Wie willst du aber die Formel auf masselose Teilchen anwenden?

Und GENAU das war meine Frage…

PS: Die Frage ist (wie unschwer zu erkennen) rein theoretisch,
ich erwarte natürlich auch keine sichere Antwort. Wilde
Theorien und Spekulationen sind mir auch recht :wink:

Und wozu soll das gut sein?

Weshalb sollte es denn zu irgendetwas gut sein?
Wenn dir die Frage zu theoretisch und unrealistisch ist, musst du ja keine „Antwort“ dazu geben.

mfg,
Ché Netzer

Hossa :smile:

Mal rein theoretisch:
Man betrachte zwei geladene und absolut masselose Teilchen.

Masselose Teilchen sind immer ungeladen. Deswegen möchtest du sie ja vermutlich auch nur theoretisch betrachen?

Diese würden eine Kraft (ungleich 0) aufeinander auswirken.
Mit der Formel F = m*a wäre das Problem offensichtlich.

Die Formel „F=m*a“ wird oft fälschlicherweise als zweites Newton’sches Axiom bezeichnet. Tatsächlich lautet die Formel aber „F=dp/dt“, sie bleibt übrigens auch relativistisch gültig. Nur für den Spezialfall, dass Teilchen eine Ruhemasse m haben, die nicht von der Zeit abhängt, reduziert sich die Formel „F=dp/dt“ auf „F=m*a“.

Masselose Teilchen haben keine Masse m, sehr wohl aber einen Impuls p. Daher unterliegen z.B. Photonen der Gravitationskraft.

Nun die Frage:
a) Was lässt sich über die Kraft/Beschleunigung dieser
Teilchen aussagen? Bzw. über die Situation allgemein.
Oder b) kann man überhaupt etwas aussagen?

Wenn Kraft als „Impulsaustausch“ verstanden wird, bleiben die bestehenden Formeln gültig.

Die Gravitation hängt jedoch mit den Gravitonen zusammen.

Sicher? Bisher gibt es zwei sich widersprechende Theorien. Die Quantenmechanik fordert die Existenz von Gravitonen als Austauschteilchen für die Gravitationskraft. Die allgemeine Relativitätstheorie lehrt uns, dass einem schwarzen Loch nichts entkommen kann, weil die Fluchtgeschwindigkeit höher als die Lichtgeschwindigkeit ist. Wie können dann aber Gravitonen entkommen? Oder anders gefragt, wie kann sich ein schwarzes Loch seiner Umgebung mitteilen, wenn die Gravitonen nicht hinaus können?

Beide Theorien (Quantenmechanik und allgemeine Relativität) funktionieren für sich genommen sehr gut. Aber man kann sie nicht miteinander vermischen. Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen…

Würde das bedeuten, dass sich Änderungen des Higgs-Feldes auch
auf den Gravitonenaustausch auswirken?

Um hier was sagen zu können, kenne ich die Theorie des Higgs-Feldes zu wenig. Lasse mich aber gerne überraschen, was die anderen dazu sagen :smile:

Viele Grüße

Hasenfuß

Tach,

Beispielsweise zwei Elektronen. Was momentan allerdings egal
ist.

ähm, diese Teilchen sind durchaus mit Masse, sogar Ruhemasse ausgestattet.

Gandalf

Man betrachte zwei geladene und absolut masselose Teilchen.

Masselose Teilchen sind immer ungeladen. Deswegen möchtest du
sie ja vermutlich auch nur theoretisch betrachen?

Genau. Und zwar ABSOLUT theoretisch :wink:
Dazu noch kurz: Nach dem, was ich gehört/gelesen habe, ist die Masse von den restlichen Eigenschaften des Teilchens unabhängig. Dann gibt es die Theorie des Higgs-Feldes. Und wenn es ein Teilchen gäbe, das nicht in diesem Feld wäre (warum auch immer…), hätte es keine Masse (und natürlich nur, wenn die Theorie stimmt). Wenn diese Eigenschaft wirklich unabhängig ist, dürfte die Ladung „noch vorhanden“ sein.

Masselose Teilchen haben keine Masse m, sehr wohl aber einen
Impuls p. Daher unterliegen z.B. Photonen der
Gravitationskraft.

Und wie das? Bisher kannte (bzw. kenne) ich den Impuls nur als Produkt von Masse und Geschwindigkeit. Und in den Formeln aus Wikipedia war die Masse auch stets Faktor.

Die Gravitation hängt jedoch mit den Gravitonen zusammen.

Sicher? Bisher gibt es zwei sich widersprechende Theorien. Die
Quantenmechanik fordert die Existenz von Gravitonen als
Austauschteilchen für die Gravitationskraft. Die allgemeine
Relativitätstheorie lehrt uns, dass einem schwarzen Loch
nichts entkommen kann, weil die Fluchtgeschwindigkeit höher
als die Lichtgeschwindigkeit ist. Wie können dann aber
Gravitonen entkommen? Oder anders gefragt, wie kann sich ein
schwarzes Loch seiner Umgebung mitteilen, wenn die Gravitonen
nicht hinaus können?

Dazu würde ich sagen, dass dem Schwarzen Loch nur aufgrund der Gravitation nichts entkommen kann. Die entsteht dann nur durch die Gravitonen. Und die werden untereinander wohl keine Gravitonen austauschen.
Auf dem Gebiet kenne ich mich allerdings auch nicht gut aus. Vermutlich hat das Nichtentkommen auch noch einen anderen Grund, den ich nicht kenne.

Beide Theorien (Quantenmechanik und allgemeine Relativität)
funktionieren für sich genommen sehr gut. Aber man kann sie
nicht miteinander vermischen. Die Wahrheit liegt irgendwo
dazwischen…

Und wenn sie beide funktionieren/stimmen sollten? Ähnlich dem Welle-Teilchen-Dualismus. Oder lassen sich diese beide Eigenschaften am Photon auch irgendwie vermischen?

mfg,
Ché Netzer

Ja, natürlich. Deswegen auch der mehr oder weniger realistische Erklärungsversuch mit dem Higgs-Feld. Ohne das (sollte die Theorie stimmen) hätten Elekronen - wie alle anderen Teilchen - keine Masse.

mfg,
Ché Netzer

Ergänzung - Impuls

Und wie das? Bisher kannte (bzw. kenne) ich den Impuls nur als
Produkt von Masse und Geschwindigkeit. Und in den Formeln aus
Wikipedia war die Masse auch stets Faktor.

Gut, da hätte ich wohl weiterlesen müssen…

Dann bliebe aber noch die Frage, ob die beiden Teilchen etwas wie eine Wellenlänge hätten bzw. wie man deren Impuls bestimmen sollte.

mfg,
Ché Netzer

Hossa Che :smile:

Dazu noch kurz: Nach dem, was ich gehört/gelesen habe, ist die
Masse von den restlichen Eigenschaften des Teilchens
unabhängig. Dann gibt es die Theorie des Higgs-Feldes. Und
wenn es ein Teilchen gäbe, das nicht in diesem Feld wäre
(warum auch immer…), hätte es keine Masse (und natürlich
nur, wenn die Theorie stimmt). Wenn diese Eigenschaft wirklich
unabhängig ist, dürfte die Ladung „noch vorhanden“ sein.

Theoretisch wären masselose geladene Teilchen wohl möglich. Nur hat man bisher noch keine gefunden.

Masselose Teilchen haben keine Masse m, sehr wohl aber einen
Impuls p. Daher unterliegen z.B. Photonen der
Gravitationskraft.

Und wie das? Bisher kannte (bzw. kenne) ich den Impuls nur als
Produkt von Masse und Geschwindigkeit. Und in den Formeln aus
Wikipedia war die Masse auch stets Faktor.

Richtig, Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit. Masselose Teilchen, z.B. Photonen (Frequenz f) haben nach der Quantenmechanik eine Energie:

E=\hbar\cdot\omega=h\cdot f=\frac{hc}{\lambda}

Nach der Relativitätstheorie sind Masse m und Energie äquivalent:

E=mc^2

Also muss auch die Quanten-Energie des Lichtteilchens einer Masse äquivalent sein:

mc^2=E=\frac{hc}{\lambda}\quad\Longrightarrow\quad p=mc=\frac{h}{\lambda}

Der Impuls p eines Photons richtet sich also direkt nach seiner Wellenlänge bzw. nach seiner Frequenz.

Dazu würde ich sagen, dass dem Schwarzen Loch nur aufgrund der
Gravitation nichts entkommen kann. Die entsteht dann nur durch
die Gravitonen. Und die werden untereinander wohl keine
Gravitonen austauschen.

Ohne den Austausch von Gravitonen gibt es aber keine Gravitationskraft. Also kann sich ein schwarzes Loch seiner Umgebung nicht mitteilen.

Und wenn sie beide funktionieren/stimmen sollten? Ähnlich dem
Welle-Teilchen-Dualismus. Oder lassen sich diese beide
Eigenschaften am Photon auch irgendwie vermischen?

Das ist ja das große Problem. Beide Theorien, sowohl die Quantenmechanik als auch die allgemeine Relativität haben sich sehr gut bewährt. Aber sie lassen sich nicht vereinigen. Sie beschreiben nur die beiden Grenzfälle. Nämlich den Grenzfall des Klitzekleinen (Quantenmechanik) und den Grenzfall des Riesiggroßen (allgemeine Relativität).

Viele Grüße

Hasenfuß

Moin,

Masselose Teilchen haben keine Masse m, sehr wohl aber einen
Impuls p. Daher unterliegen z.B. Photonen der
Gravitationskraft.

ähm, p = m * v
(und dre mol null is null is null (denn mir wore in de Kaigass in de Schohohohol))
Photonen haben keine Ruhe masse, bei c aber sehr wohl eine Masse, die einen Impuls übertragen kann.
Oder hab ich da was grundlegendes missverstanden?

Gandalf

Dazu bitte mein Posting von 22:50 Uhr lesen (OT)
OT = Ohne Text

Hallo,

Das ist ja das große Problem. Beide Theorien, sowohl die
Quantenmechanik als auch die allgemeine Relativität haben sich
sehr gut bewährt. Aber sie lassen sich nicht vereinigen. Sie
beschreiben nur die beiden Grenzfälle. Nämlich den Grenzfall
des Klitzekleinen (Quantenmechanik) und den Grenzfall des
Riesiggroßen (allgemeine Relativität).

Das würde ich gar nicht sagen. Die Quantenmechanik beschreibt zwar erstmal klitzekleine Teilchen, aber rein prinzipiell könntest du genauso große Dinge damit beschreiben (was ja nichts anders ist als eine Menge kleiner Teilchen).

Das „Problem“ ist doch eher, dass die Theorien in erster Linie gänzlich verschiedene Dinge beschreiben. Die RT beschreibt die Gravitationskraft, die Quantenmechanik dagegen Elektromagnetismus, Starke und Schwache Kernkraft. Wir haben schlicht noch keine quantenmechanische Theorie der Gravitation, bis auf einige Ansätze wie Loop- und String-Theorien. Diese müsste dann natürlich auf großen Skalen die gleichen Vorhersagen machen, wie die Relativitätstheorie heute.

vg,
d.

Hossa deconstruct :smile:

Das würde ich gar nicht sagen. Die Quantenmechanik beschreibt
zwar erstmal klitzekleine Teilchen, aber rein prinzipiell
könntest du genauso große Dinge damit beschreiben (was ja
nichts anders ist als eine Menge kleiner Teilchen).

Da hast du natürlich Recht. Die Quantenmechanik wird ja z.B. in der Thermodynamik sehr effektiv auf Systeme aus vielen bzw. unendlich vielen Teilchen angesetzt. Und die erhaltenen Resultate beschreiben die Wirklichkeit sehr gut, besonders bei Gasen und Fluiden.

Schon im Festkörper versagt die Quantenmechanik jedoch häufig. Nicht weil sie falsch wäre, sondern weil sich Ordnungsphänomene (Phasen) ergeben, die man einfach nicht vorherberechnen konnte. Im Nachhinein versucht man dann Modelle dafür zu finden, um die Quantenmechanik darauf anwenden zu können. Als Beispiel sei hier die Supraleitung als Ordungsphänomen genannt.

Auch im Universum gibt es solche Ordnungsphänome, die wir bisher nicht genau verstehen. Zur Erklärung wird z.B. dunkle Materie postuliert. Was auch immer das sein mag. Die Ordnungsphänomene zwingen uns also dazu, Modellvorstellungen zu entwickeln, auf die wir dann die bekannten Theorien loslassen können.

Auf Grund dieser Ordnungsphänomene halte ich es für sehr schwierig, die Quantenmechanik auf das Ganzgroße anzuwenden. In Wirklichkeit treten dann Effekte auf, an die wir bisher noch gar nicht gedacht haben.

Umgekehrt haben z.B. die Gleichungen der ART Lösungen, die ein völlig anderes Universum beschreiben als das, in dem wir tatsächlich leben. Und die Quantenmechanik liefert mir eine von Null verschiedene Wahrscheinlichkeit, dass ein Auto durch eine Mauer tunnelt und plötzlich auf der anderen Seite steht.

Das „Problem“ ist doch eher, dass die Theorien in erster Linie
gänzlich verschiedene Dinge beschreiben. Die RT beschreibt die
Gravitationskraft, die Quantenmechanik dagegen
Elektromagnetismus, Starke und Schwache Kernkraft. Wir haben
schlicht noch keine quantenmechanische Theorie der
Gravitation, bis auf einige Ansätze wie Loop- und
String-Theorien.

Ich fürchte sogar, dass uns selbst eine vereinheitlichte Theorie der 4 Grundkräfte nicht wirklich weiter bringen wird. Da gibt es dann vermutlich sogar noch mehr mögliche Lösungen der Gleichungen, von denen in der Wirklichkeit aber nur wenige realisiert sind. Und die oben angesprochenen Ordnungsphänomene werden immer für Überraschungen sorgen. Aber das ist ein anderes Thema :smile:

Viele Grüße

Hasenfuß

Hi,

Nicht weil sie falsch wäre, sondern weil sich
Ordnungsphänomene (Phasen) ergeben, die man einfach nicht
vorherberechnen konnte.

Das liegt aber nicht daran, dass man es nicht könnte, sondern es ist einfach zu aufwändig. Ab einer bestimmten makroskopischen Größe mitteln sich die quantenmechanischen Effekte in fast allen Fällen ohnehin heraus, so dass es hier möglich ist, Theorien zur Beschreibung zu benutzen, die das ganze abstrakter und einfacher beschreiben.

Es nutzt ja auch kein Mensch die ART, um z.B. den Flug einer Pistolenkugel zu beschreiben, weil das ebenfalls sehr komplex ist und die Newtonsche Mechanik in ihrer Präzision bei niedrigen Geschwindigkeiten völlig ausreicht.

Auch im Universum gibt es solche Ordnungsphänome, die wir
bisher nicht genau verstehen. Zur Erklärung wird z.B. dunkle
Materie postuliert.

Mir ist nicht klar, was du hier unter „Ordnungsphänomenen“ verstehst, und inwiefern das analog zu den Problemen in der Anwendung der Quantenmechanik auf makroskopische Probleme zusammenhängt. Dunkle Materie ist ja schlicht eine Materieform, die wir noch nicht kennen, deren Auswirkungen wir aber sehen. Die ART würde auch wunderbar mit dunkler Materie funktionieren.

Umgekehrt haben z.B. die Gleichungen der ART Lösungen, die ein
völlig anderes Universum beschreiben als das, in dem wir
tatsächlich leben.

Nicht alles was mathematisch möglich ist, muss in unserem Universum realisiert sein, das ist schon klar. Das ist aber kein Problem der ART, sondern jeder physikalischer Theorie. Auch die Newtonschen Gleichungen haben Lösungen, die in unserem Universum nicht realisiert sind. Und zwar deutlich mehr und tiefgreifendere, als die ART. Laut Newtonschen Gleichungen kann ein Objekt beliebig hohe Geschwindigkeiten erreichen, was schlicht falsch ist.
Oder was soll eine negative Länge sein? Oder eine komplexe Länge? Teil der Theorie, ist ja nicht alles, was sich mathematisch ableiten lässt, sondern nur das, was im Anwendungsbereich der Theorie die Wirklichkeit beschreibt.

Und die Quantenmechanik liefert mir eine
von Null verschiedene Wahrscheinlichkeit, dass ein Auto durch
eine Mauer tunnelt und plötzlich auf der anderen Seite steht.

Und? Das ist ja korrekt. Es besteht ja eine Möglichkeit dass dein Auto durch eine Mauer tunnelt. Nur ist die verschwindend gering. Die Quantenmechanik würde dir auch hier korrekt vorhersagen, dass in praktisch allen Fällen das Auto an der Mauer zerschellen wird. Die klassischen Theorien zeichnen aber hier ein im Prinzip falsches Bild, da sie nur unter bestimmten Bedingungen korrekt sind. Solange diese Bedingungen eingehalten werden, ist das egal, aber in allen anderen Fällen eben nicht.

Ich fürchte sogar, dass uns selbst eine vereinheitlichte
Theorie der 4 Grundkräfte nicht wirklich weiter bringen wird.

Sicher bringt uns die weiter. Sie wird uns schon allein ein viel besseres Verständnis davon geben, was Raum und Zeit sind. Und natürlich wird eine Theorie der 4 Grundkräfte immer noch Fragen offen lassen und auch bei einer Theorie der 4 Grundkräfte wird man allein aus Gründen der Einfachheit nach wie vor die Newtonsche Mechanik bemühen.

vg,
d.

Hi @!
Du hatt gesagt 2 masselose Teilchen mit einer Ladung, das Problem ist nur dass sich auch ladungen auf Bewegung dem „Spin“. Ohne Masse, die meiner Meinung nach auch nur durch Bewegung entstehen kann, keine Teilcheneigenrotation => keine Ladung

Grüße Matze die Katze

Deswegen ist die Frage ja so theoretisch. Die masselosen geladenen Teilchen seien einfach vorausgesetzt. Daher das fehlende Higgs-Feld. Ohne das haben die Teilchen auch bei Bewegung keine Masse.
Aber du hast natürlich recht, auch nur annähernd praktisch (oder nur etwas weniger theoretisch) ist das absoluter Unsinn. Und genau deswegen macht mir die Frage auch solchen Spaß :smile:

mfg,
Ché Netzer

Der Impuls p eines Photons richtet sich also direkt nach
seiner Wellenlänge bzw. nach seiner Frequenz.

Gibt es auch irgendeine absolut allgemeine Formel für den Impuls? Eine, mit der man den meiner masselosen geladenen Teilchen berechnen könnte?

Dazu würde ich sagen, dass dem Schwarzen Loch nur aufgrund der
Gravitation nichts entkommen kann. Die entsteht dann nur durch
die Gravitonen. Und die werden untereinander wohl keine
Gravitonen austauschen.

Ohne den Austausch von Gravitonen gibt es aber keine
Gravitationskraft. Also kann sich ein schwarzes Loch seiner
Umgebung nicht mitteilen.

Schon, aber genau deswegen könnten die Gravitonen „entkommen“. Zumindest, wenn ich nichts falsch verstehe.
Gravitonen sind die (Über-)Träger der Gravitation. Würde das nicht bedeuten, dass sie selbst nicht der Gravitation unterliegen? Gravitation entsteht zwischen zwei Körpern, wenn diese Gravitonen austauschen. Tun diese das untereinander auch?
Das würde ich mit Nein beantworten, ähnlich wie Photonen nicht leuchten (Davon gehe ich mal aus…).

mfg,
Ché Netzer

Das würde ich gar nicht sagen. Die Quantenmechanik beschreibt
zwar erstmal klitzekleine Teilchen, aber rein prinzipiell
könntest du genauso große Dinge damit beschreiben (was ja
nichts anders ist als eine Menge kleiner Teilchen).

Wobei es doch durchaus sein könnte, dass es überhaupt keine „echten“ Elementarteilchen mit positivem Durchmesser gibt.
Atome wurden lange Zeit für die kleinsten Teilchen gehalten, diese bestehen aber nun bekanntermaßen zum Großteil aus nichts. Protonen bestehen ebenso aus kleineren Teilchen (wie dabei der Nichts-Anteil ist weiß ich allerdings nicht).
Da wäre es gar nicht so abwegig, dass alle heutzutage bekannten „Elementarteilchen“ aus Teilchen bestehen, die überhaupt keine Länge besitzen. Oder meinetwegen aus solchen mit dem Durchmesser von einer Planck-Länge…

Aber jedenfalls spielt die Größe keine so große Rolle. Wenn ich mich nicht verrechnet habe (ist eine Weile her), ist ein Top-Quark etwa so schwer wie ein Wolfram-Atom, zur Größe der Teilchen muss ich wohl nichts sagen.
Und das faszinierendste an der Sache ist, dass ich nicht einmal mehr weiß, was ich hier eigentlich schreiben wollte und womit ich angefangen habe :expressionless:
Von daher höre ich jetzt lieber auf :smile:

mfg,
Ché Netzer

Oder was soll eine negative Länge sein? Oder eine komplexe
Länge? Teil der Theorie, ist ja nicht alles, was sich
mathematisch ableiten lässt, sondern nur das, was im
Anwendungsbereich der Theorie die Wirklichkeit beschreibt.

Mathematisch ist das aber auch nicht wirklich möglich. Die Länge ist nichts anderes als der Abstand zweier Punkt und der Abstand ist stets reell und nichtnegativ. (Ansonsten könnte man negative Längen noch als „Rückweg“ betrachten, aber das ist eher physikalisch und nicht mathematisch)
Man müsste noch unterscheiden; was mathematisch möglich ist, ist nicht alles, was man durch willkürliches Zahleneinsetzen erhält.

mfg,
Ché Netzer

Hi,

habe ich gemacht, aber

Masselose Teilchen haben keine Masse m, sehr wohl aber einen Impuls

wird dort nicht erklärt, den Photonen haben eine Masse.
(wenn auch keine Ruhemasse, aber das ist in diesem Zusammenhang nicht relevant)

Gandalf