Hallo Leute
Zu meiner Zeit in der Schule war ein Atom das kleinste bekannte Teil auf der Welt . Heute sind die Experten schon einige Schritte weiter . Was ist denn heutzutage das kleinste bekannte Teil und wie muß ich mir die Größenverhältnisse vorstellen ??? Als Vorgabe würde ich ein Atom mit 1,8 Metern nehmen . Wie groß muß ich mir dann ein Quark vorstellen ? Für Aufklärung immer dankbar
Dietmar
Hi
Konkrete Größen kann ich dir jetzt nicht nennen, aber man ist sich heute sehr sicher, daß die Quarks und Leptonen ( z.B. Elektronen ) punktförmige Massen sind - d.h. nicht etwa wie das Atom weiter teilbar sind. Daher ist warscheinlich schon die tiefste Ebene der Teilchenanalyse erreicht, wenn ich das mal so ausdrücken darf. Deswegen kannst du auch nicht fragen: „Wie groß im Vergleich zu“. Wenn Quarks und Leptonen punktförmig sind dann sind sie auch punktförmig und das bedeutet im Klartext das sie…naja…eben punktförmig sind was bedeutet das sie keine Ausdehnung haben! Also ist es schwierig hier von „Größe“ zu reden. Ich hoffe ich hab’ keinen Mist erzählt, aber so habe ich verstanden, was ich gelesen habe. Ansonsten soll mich bitte einer korrigieren.
Florian
Hi Florian, hi Dietmar
Konkrete Größen kann ich dir jetzt nicht nennen, aber man ist
sich heute sehr sicher, daß die Quarks und Leptonen ( z.B.
Elektronen ) punktförmige Massen sind - d.h. nicht etwa wie
das Atom weiter teilbar sind.
Bei den Elementarteilchen hier spielt wieder die Quantenmechanik bzw. der Welle-Teilchen-Dualismus eine entscheidende Rolle. Man kann jeder Masse eine sogeannte Comptonwellenlaenge zuordnen, welche in gewisser Weise Auskunft ueber die Groesse geben kann:
lambda = h/(m0*c) (h: Planck Wirkungsquantum, m0: Ruhemasse, c:Lichtgeschw.), was fuer das Elektron 10^(-12)m und das Proton 10^(-15)m ergibt. Wie gesagt, nur ein Anhaltspunkt, entscheidend fuer das Experiment ist dann der Wirkungsquerschnitt (der fuer Protonen i.a. groesser ist), der nicht allgemein angebbar ist. Fuer Quarks kann man meines Erachtens genauso argumentieren.
Waeren die Teilchen wirklich punktfoermig, so waere es extrem unwahrscheinlich, dass wir z.B. so schoene Sachen wie den Compton-Effekt etc pp sehen.
Unteilbar impliziert nicht notwendigerweise punktfoermig.
Viele Gruesse
Ingo
Hallo !
Zwischenfrage: Macht es sind, einem Teilchen eine Größe zuzuordnen, die kleiner ist als die Planksche Länge ? Oder:
Gibt es auch ein kleinstes Stück Raum ?
Weiterhin sind Raum und Zeit ja relativ. Wie würde das Universum für ein nahezu punktförmiges, massebehaftetes Teilchen aussehen ? Wie stark ist der Raum um ein solches Teilchen gekrümmt ? Hat es vielleicht einen „Schwarzschildradius“ ?
Gruß
Jochen
Hi,
Zu meiner Zeit in der Schule war ein Atom das kleinste
bekannte Teil auf der Welt .
Ich kenn mich da nicht so aus, aber Du musst schon mindestens 100 Jahre auf dem Buckel haben (wahrscheinlich mehr, muessten mal die Historiker sprechen). Finde ich beachtlich, dass Du in dem Alter noch mit Computern angefangen hast 
Gruss
Thorsten
leptonen sind nicht punktförmig…
…wie kommst du auf die idee? leptonen (elektronen/positronen) sind sogar ca. 1000* größer als hadronen (protonen/neutronen)
oder was? oder wie?
Schwarzschildradii und Plancklaenge
Hallo !
Zwischenfrage: Macht es Sinn, einem Teilchen eine Größe
zuzuordnen, die kleiner ist als die Planksche Länge ? Oder:
Gibt es auch ein kleinstes Stück Raum ?
s.u.
Weiterhin sind Raum und Zeit ja relativ. Wie würde das
Universum für ein nahezu punktförmiges, massebehaftetes
Teilchen aussehen ? Wie stark ist der Raum um ein solches
Teilchen gekrümmt ? Hat es vielleicht einen
„Schwarzschildradius“ ?
Man kann *jeder* Masse, egal welcher Ausdehnung, einen Schwarzschildradius r = sqrt(GM/(c^2) zuordnen; derjenige der Erde ist dann etwa 10^(-4)m, der eines Elektrons 10^(-29)m. Bleibt die Frage, ob das sinnvoll ist - eine reale Bedeutung hat dieser hier nicht. Da die Kruemmung nicht von der Masse sondern der Massendichte abhaengt, kommt es darauf an, wie gross das Teilchen tatsaechlich ist. Ist der tatsaechlich Radius kleiner als der Schwarzschildradius haette man ein mini Schwarzes Loch, die Raumkruemmung waere genau so gross, nur lokal sehr viel begrenzter, d.h. die Kruemmung wuerde man nur in sehr viel groesserer Naehe „spueren“ als bei „normalen“ Schwarzen Loechern oder gar solchen wie man sie in den Zentren von Galaxien findet.
Ich glaube nicht, dass es viel bringt, von kleineren Laengen als der Plancklaenge zu sprechen, aber ich bin kein Gravitationstheoretiker und hab’ hier auch nicht die Buecher, um nachzuschauen 
.
Viele Gruesse
Ingo
…wie kommst du auf die idee? leptonen
(elektronen/positronen) sind sogar ca. 1000* größer als
hadronen (protonen/neutronen)
Das kommt bei dieser Rechnung 'raus und zeigt, dass es so nicht wirklich sein kann, zumal schon der „klassische Elektronenradius“ mit 10^(-14)m kleiner ist, das Elektron also noch ein ganzes Stueck kleiner sein muss.
Der Punkt ist aber, das man von Hadronen/Leptonen/… meines Erachtens nicht von wirklich punktfoermigen Teilchen sprechen kann, sondern auch eine endliche, wenn auch sehr kleine Ausdehnung haben. Ich habe jetzt allerdings keine vernuenftigeren Rechnungen / Zahlen gefunden, da ich z.Z. nicht an meiner Heimatuni in Deutschland bin.
Sorry, vielleicht weiss wer anders eine befriedigendere Antwort.
Viele Gruesse
Ingo
…wie kommst du auf die idee? leptonen
(elektronen/positronen) sind sogar ca. 1000* größer als
hadronen (protonen/neutronen)oder was? oder wie?
Das ist absoluter Unsinn. Leptonen ( gerade Elektronen/Positronen ) sind sehr viel kleiner als Hadronen wie Neutronen und Protonen. Sie müßten dann schon alleine wie unglaublich aufgeblähte Ballons wirken. Schwamm drüber!
Florian
aber in jean-pierre-petits comic ‚der urknall‘…
…steht das so. elektronen sind 1000* mal leichter und deshalb auch 1* größer als protonen, weil sie die gleiche ladung haben. ich hab das leider nicht mehr hier und kann daher nur aus dem gedächtnis schreiben. evtl. hats ja jmd zu hause rumliegen und kann mal nachschauen.
Hi
Ich sehe da zwei Möglichkeiten:
1.Entweder ist dieses Heft/Buch/was auch immer seeeeeeehr alt
oder
2.Er schreibt eben Mist
Schwamm drüber! 
Florian
Hi Ingo,
Konkrete Größen kann ich dir jetzt nicht nennen, aber man ist
sich heute sehr sicher, daß die Quarks und Leptonen ( z.B.
Elektronen ) punktförmige Massen sind - d.h. nicht etwa wie
das Atom weiter teilbar sind.Bei den Elementarteilchen hier spielt wieder die
Quantenmechanik bzw. der Welle-Teilchen-Dualismus eine
entscheidende Rolle. Man kann jeder Masse eine sogeannte
Comptonwellenlaenge zuordnen, welche in gewisser Weise
Auskunft ueber die Groesse geben kann:
lambda = h/(m0*c) (h: Planck Wirkungsquantum, m0: Ruhemasse,
c:Lichtgeschw.), was fuer das Elektron 10^(-12)m und das
Proton 10^(-15)m ergibt. Wie gesagt, nur ein Anhaltspunkt,
entscheidend fuer das Experiment ist dann der
Wirkungsquerschnitt (der fuer Protonen i.a. groesser ist), der
nicht allgemein angebbar ist. Fuer Quarks kann man meines
Erachtens genauso argumentieren.
Die Comptonwellenlänge kann man folgendermassen interpretieren: Versucht man, den Ort des Teilchens genauer als die Comptonwellenlänge zu messen, dann erzeugt man Teilchen-Antiteilchen-Paare, da man dazu mit Licht einstrahlt, das genug Energie besitzt.
Die Comptonwellenlänge ist also die Grenze, ab der man nicht mehr von „einem“ Elektron reden kann, sondern zu einer sog. Vielteilchentheorie übergehen muss. Alle Elektronen (und Positronen) des Unversums bilden, da ununterscheidbar, per Definition eine „Gesamtheit“. Von einem einzigen zu sprechen hat dann keinen Sinn mehr.
Der Wirkungsquerschnitt hängt von den Wechselwirkungen der Teilchen ab. Es gibt ja keine „Kontaktkräfte“ bei Berührung, sondern es werden virtuelle Quanten (z.B. Photon, W,Z- Bosonen, Gluonen) ausgetauscht.
Waeren die Teilchen wirklich punktfoermig, so waere es extrem
unwahrscheinlich, dass wir z.B. so schoene Sachen wie den
Compton-Effekt etc pp sehen.
Hier arbeitet die Quantenmechanik! Anschaulich sind sowohl Elektron als auch Photon als Wellenpaket im Raum „verschmiert“. Die Ausdehnung dieser Wellenpakete ist jedoch von der Vorgeschichte der Teilchen abhängig. Z.B. wenn das Photon aus einem Laser kommt, dann ist das Wellenpaket sehr ausgedehnt. Oder wenn die Teilchen etwa aus zwei verschiedenen radioaktiven Zerfällen stammen. Dann hängt die Ausdehnung von der jeweiligen Halbwertszeit ab.
Unteilbar impliziert nicht notwendigerweise punktfoermig.
Im Sinne der oben erwähnten Paarerzeugung ist ein Elektron auch nicht unteilbar. Man kann es sehr wohl in 2 Elektronen und ein Positron teilen, nur die Energie reicht nicht. Oder e- -> e- my+ my- usw. scheitert auch an der Energieerhaltung.
Es ist für mich nicht leicht, das Konzept der Punktförmigkeit anschaulich zu deuten, obwohl jeder ja so leichtfertig damit umgeht und es für selbstverständlich nimmt.
Überleg dir doch einmal, wie sich ein endlicher Elektronenradius aus eine Messung auswirken könnte! Wie ist das elektrische Feld im Inneren des Elektrons? Können sich Elementarteilchen mit endlicher Ausdehnung nicht mehr druchdringen? Wenn ja, welche „Kraft“ hält sie davon ab? Fragen, auf die ich keine Antwort weiss…
Das schlagkräftigste Argument für die Punktförmigkeit ist meines Erachtens, dass in den physikalischen Gleichungen kein Parameter für die Ausdehnung der Teilchen vorkommt. Leider nicht sehr anschaulich…
Grüße,
Semjon.
oder 3. ich hab einfach was falsch verstanden. glaub ich aber nicht, es hat mich nämlich sehr überascht, daß elektronen größer sein sollen als neutronen.
daß der scheiße schreibt glaub ich nicht, das heft is ca 25 jahre alt.
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Hi
Sieh’ mal, die Sache ist einfach unlogisch: Ein Elektron hat nur einen x - millionsten Teil der Masse eines Nukleons. Aber du erzählst mir, daß sie trotzdem die 1000* Größe haben sollen?! Überleg’ dir das mal rein größenmäßig im Atomkern: Bei den Orbitalen müßte es da richtige Platzprobleme geben. Vielleicht steht dieses 1000* größer irgendwie im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Elektrons als stehende Welle - Gott, ich weiß es nicht, bin auch nicht gläubig. Schwamm drüber! Weiß jemand anderes vielleicht konkret bescheid’?
Florian