Wieso annihilieren sich Antiteilchen und Teilchen

Wissenschaft Physik
#1

Ich hab emal jemaden, der Physik studiert hat, bei YouTube gefragt warum sich Teilchen und Antiteilchen gegenseitig vernichten.
Er sagte, das wenn ein Teilchen ein Wellenberg, ein Antiteilchen ein Wellental hat und sie sich deshalb gegenseitig vernichten.

Jett könnte doch aber das Teilchen genau um eine halbe Wellenlänge vor, oder hinter dem Antiteilchen sein, so würden sie sich gegenseitg verstärken.

Oder die Teilchen müssen ja nicht mal die gleiche Wellenlänge haben.

Oder am besten:
(Das hätte ich mich vorer auch gefragt, aber ich habe letztens erfahren, dass dieser Effekt, aj für die Farben bei der Seifenblase verantwortlich ist):
Dann könnten ja einfach zwei normale Teilchen, oder zwei Antiteilchen Phasenverschoben sein, und sich vernichten.

Danke im vorraus für die Antworten.

#2

Hallo,

Ich hab emal jemaden, der Physik studiert hat, bei YouTube
gefragt warum sich Teilchen und Antiteilchen gegenseitig
vernichten.
Er sagte, das wenn ein Teilchen ein Wellenberg, ein
Antiteilchen ein Wellental hat und sie sich deshalb
gegenseitig vernichten.

fangen wir vielleicht damit an, was Antiteilchen sind. Wenn man die Quantenmechanik mit der speziellen Relativitätstheorie verbinden will, tauchen in der Theorie Teilchen mit negativer Energie auf. Die Möglichkeit von Teilchen negativer Energie würde bedeuten, dass unsere Welt nicht stabil wäre, denn es würde Energie frei, wenn man beliebig viele dieser Teilchen erzeugte.

Mit Hilfe des sogenannten Dirac-Sees kann man dieses Problem vermeiden: das, was wir als leeres Vakuum wahrnehmen ist in Wirklichkeit ein Raum, in dem alle Zustände negativer Energie vollständig besetzt sind. Wenn wir jetzt ein Teilchen aus dem See, also von einem Zustand negativer Energie anheben auf einen Zustand positiver Energie, so haben wir ein Teilchen mit positiver Energie.

Ferner fehlt gegenüber dem Vakuum (dem „leeren“ Raum) ein Teilchen negativer Energie – das Fehlen eines Teilchens negativer Energie ist aber das gleiche als wäre dort ein weiteres Teilchen positiver Energie. Da aber das Fehlen einer negativen Ladung dem Vohandensein einer positiven Ladung entspricht, muss dieses zusatzliche Teilchen gerade die umgekehrten Ladungen haben, als das ursprüngliche – es handelt sich um ein Antiteilchen.

In diesem Bild ist die Vernichtung eines Teilchen-Antiteilchen-Paares also nur das glattstreichen der Wellen auf dem Dirac-See.

–
PHvL

#3

Hallo,
PHvL,

Und wie ist das mit einem Teilchen und einem Antiteilchen, die um eine halbe Wellenlänge verschoben sind und sich somit verstärken?

Antiteilchen haben aber normalerweiße eine positive Energie (ich redete nicht von den Vakuumfluktuationen, sondern von reelen Teilchen und Antiteilchen)

freundliche Grüße,
Jake1996able

#4

Hallo,

Und wie ist das mit einem Teilchen und einem Antiteilchen, die
um eine halbe Wellenlänge verschoben sind und sich somit
verstärken?

Teilchen und Antiteilchen sind keine Wellen in Gegenphase, s. o.

Antiteilchen haben aber normalerweiße eine positive Energie

Im Bild des Dirac-Sees ist ein Antiteilchen das Fehlen eines Teilchens im Zustand negativer Energie – dies erscheint als Antiteilchen mit positiver Energie.

(ich redete nicht von den Vakuumfluktuationen, sondern von
reelen Teilchen und Antiteilchen)

Durch eine offenbar bestehende Asymmetrie der Naturgesetze beinhaltet das Universum praktisch nur Teilchen. Der Dirac-See ist also voller als der Vakuumzustand. Antiteilchen sind immer nur dadurch zu erzeugen, dass Du ein Teilchen von einem Zustand negativer Energie auf einen Zustand positiver Energie hebst – es entsteht immer gleichzeitig ein Teilchen.

Trennt man Teilchen und Loch (=Antiteilchen) nicht, so ist das Bild von Billardkugeln zunehmend fehlerhaft, das Bild vom Dirac-See funktioniert aber unverändert. „Vakuumfluktuationen“ und „virtuelle Teilchen“ sind Wellentäler und Berge auf dem Dirac-See, die man wegen ihrer Eigenschaften nicht als Teilchen bezeichnen kann (kurzlebig, unbeständig, …).

–
PHvL

#5

Hallo,
PHvL,

Ist das Modell mit dem Diac See nicht veraltet?

Kennst du noch ein Erklärungsmodell?
z.B. mit Wellen

Wenn ja würde das mich freuen.

freundliche Grüße,
Jake1996able

#6

Hallo,

Ist das Modell mit dem Diac See nicht veraltet?

ich kann bei der anschaulichen Erklärung (insbesondere gegenüber Laien) nicht erkennen, warum die Feynman-Stückelberg-Interpretation hier einen Fortschritt darstellt.

Kennst du noch ein Erklärungsmodell?

Die Feynman-Stückelberg-Interpretation verzichtet (mindestens vordergründig) auf den unendlich tief angefüllten See, der vielleicht manch einem seltsam erscheint. Die Interpretation macht sich quasi zu Nutze, dass die Zeitabhängigkeit der Felder durch Schwingungsmoden der Form e^{-i\tfrac{Et}{\hbar}} beschrieben wird. Darin kann man nicht mehr sehen, ob jetzt ein negatives Vorzeichen aus E oder aus t kam. Das Antiteilchen wird somit interpretiert als ein rückwärts in der Zeit laufender Zustand negativer Energie des Teilchens – das ist aber anschaulich nichts außergewöhnlich anderes als das Fehlen eines Zustands negativer Energie.

z.B. mit Wellen

Die Objekte der modernen Physik sind aber nunmal keine Wellen (und auch keine Teilchen).

–
Schöne Grüße
PHvL

#7

Hallo,
PHvL,

Hallo
Das Quanten weder Teilchen noch Wellen sind, sondern etwas dazwischen, dass sich wie beider verhält weiß ich. :smile:

Ein Teilchen mit negativer Energie und in der Zeit zurück laufend:
Wieso sind die Antiteilchen für uns dann von positiver Energie?
Durch das rückwärts in der Zeit laufen: Warum das denn.

freundliche Grüße,
Jake1996able

PS.: Das wäre wohl dazu dann die letzte Frage.

#8

Hallo,

Ein Teilchen mit negativer Energie und in der Zeit zurück
laufend:
Wieso sind die Antiteilchen für uns dann von positiver
Energie?

wenn aus einem leeren Raum zunächst ein Teilchen entfernt wird und es danach in den Raum hinzugefügt wird, dann fehlt dazwischen gegenüber dem leeren Raum eines. Fehlt ein Teilchen mit Ladung +1 und Energie -E, so ist das, als ob dort ein anderer Teilchentyp (ein Antiteilchen) mit Ladung -1 und Energie +E ist.

–
Schöne Grüße
PHvL

#9

Ok, danke

freundliche Grüße,
Jake1996abble