Hallo,
der Spin von Teilchen kann ja mit einem Magnetfeld wechselwirken.
Das heißt, der Spin dieser Teilchen erzeugt auch ein kleines Magnetfeld.
Ein Magnetfeld entsteht aber nur dann, wenn sich Ladungen bewegen.
Nun ist ein Neutron aber nicht elektrisch geladen, hat aber einen Spin.
Hat das was damit zu tun, dass ein Neutron eigentlich aus einem Proton und einem Elektron aufgebaut ist, und die eine Ladung aufgrund von unsymmetrischer Anordnung vielleicht bei der Rotation schneller Dreht als die andere und so netto ein magnetisches Feld übrig bleibt.
Der Spin eines Neutrons ist doch aber auch viel schwächer als der eines Protons, was heißt, dass die Wechselwirkung eines Protons mit einem Magnetfeld aufgrund des Spins stärker ist, oder?
Aber nebenbei, wenn die Ladung unsymmetrisch verteilt sein sollte, dann müsst man, wenn man eine Ladung in die Nähe eines Neutrons bringt es doch auch drauf reagieren, wie polare Moleküle.
der Spin von Teilchen kann ja mit einem Magnetfeld
wechselwirken.
Das heißt, der Spin dieser Teilchen erzeugt auch ein kleines
Magnetfeld.
Ein Magnetfeld entsteht aber nur dann, wenn sich Ladungen
bewegen.
Das gilt nur auf makroskopischer Ebene. Auf der Ebene von Elementarteilchen ist das so nicht mehr richtig und man müßte das ganze korrekt mittels Quantenchromodynamik beschreiben - was auch jenseits meines Darstellungs- und auch Vorstellungsvermögens liegt .
Nun ist ein Neutron aber nicht elektrisch geladen, hat aber
einen Spin.
Hat das was damit zu tun, dass ein Neutron eigentlich aus
einem Proton und einem Elektron aufgebaut ist, und die eine
Das ist es nicht. Wohl kann man aus Proton und Elektron bei passenden Energien Neutronen erzeugen. Ein Neutron ist - wie auch ein Proton - aus drei Quarks aufgebaut. Siehe als Einführung und zur Zusammensetzung bspw. den Wiki-Artikel zu Quarks: http://de.wikipedia.org/wiki/Quark_%28Physik%29
Im übrigen sind Ladung und Spin zwei unterschiedliche Eigenschaften von Elementarteilchen, die zumindest ersteinmal nicht zusammenhängen. Aber vielleicht kann uns da ein Teilchenphysiker aufklären, ob’s da irgendwo in den Tiefen doch noch Zusammenhänge gibt
dadurch, dass das neutron aus teilchen mit ladung besteht,
reagiert es auch auf magnetische felder - wenn auch nur sehr
gering.
Ja, aber eigentlich sollte sich doch die Wirkung aufheben, da eine negative Ladung im Magnetfeld in die entgegengesetzte Richtung zur positiven Ladung geht, wenn sie sich in die selbe Richtung bewegen.
Was sorgt also dafür, dass sie sich nicht gegenseitig aufheben?
Der Spin kann doch mit einem Eigendrehimpuls verglichen werden, also könnte sich doch die eine Ladung schneller drehen als die andere, oder so was.
Aber wenn die Ladung ungleich verteilt ist, dann sollte das Neutron sich doch wie ein polares Molekül verhalten, dass auf elektrische Felder reagiert, obwohl es insgesamt elektrisch neutral ist.
Oder sehe ich das falsch? Ich widerspreche doch Erwin nicht, oder?
Dann müsste doch auch meine Erklärung nicht ganz falsch sein,oder?
der Spin von Teilchen kann ja mit einem Magnetfeld
wechselwirken.
Das heißt, der Spin dieser Teilchen erzeugt auch ein kleines
Magnetfeld.
Ein Magnetfeld entsteht aber nur dann, wenn sich Ladungen
bewegen.
Das ist zumindest makroskopisch so. Bei Elementarteilchen kann das ganz anders aussehen (sagte glaub ich schon jemand…)
Der Spin eines Neutrons ist doch aber auch viel schwächer als
der eines Protons,
Wirklich? Ich dachte immer dass die Spins gleich groß sind.
was heißt, dass die Wechselwirkung eines
Protons mit einem Magnetfeld aufgrund des Spins stärker ist,
oder?
Moment! Spin und Wechselwirkung mit dem Magnetfeld sind zweierlei. Stichwort ist hier der „gyromagnetische Faktor“. Der ist für jedes Teilchen spezifisch und beträgt laut wikipedia
Elektron: g = 2,0023
Proton: g = 5,585
Neutron: g = -3,836
Wenn sich bei allen Teilchen die magnetischen Eigenschaften aufgrund einer rotierenden Ladung erklären ließen, dann müsste für Elektron und Proton der gyromagnetische Faktor g=1 betragen (bei Wikipedia steht sogar: „frei wählbar“). Das Neutron würde gar nicht magnetsich wechselwirken.
Wenn sich bei allen Teilchen die magnetischen Eigenschaften
aufgrund einer rotierenden Ladung erklären ließen, dann müsste
für Elektron und Proton der gyromagnetische Faktor g=1
betragen (bei Wikipedia steht sogar: „frei wählbar“). Das
Neutron würde gar nicht magnetsich wechselwirken.
Also muss man die Quantenelektrodynamik benutzen um das Phänomen „Magnetismus“ vollständig zu erklären.
Und diese Quantenelektrodynamik enthält ja laut Wikipedia die klassische Feldtheorie als Spezialfall, das heißt die Beschreibung des Elektromagnetismus mit der Relativitätstheorie, oder?
Das heißt, Elementarteilchen können auch die Eigenschaft haben ein Magnetfeld zu erzeugen, auch wenn sie sich nicht bewegen und nicht geladen sind.
Und das heißt „Magnetismus“ ist mehr als nur bewegte geladene Körper, stimmts?
gyromagn*
… sorry, daß ich mich als Laie einmisch’ (kann kaum Quantenelektrodynamik und Quantenchromodynamik auseinanderhalten), aber
[…] das heißt die
Beschreibung des Elektromagnetismus mit der
Relativitätstheorie, oder?
… ist nicht die Vereinbarung Qauntenmechanicher /Quantenchrom … dings … /Quantenelektrodynamischer (oder was?) … ~phänomene mit kosmologischen Theorien wie der Relativitätstheorie gerade das Problem, um auf eine ‚Theorie von Allem‘ /eine GUT zu gelangen?
(so daß de facto die Relativitätstheorie NICHT den Elektromagnetismus ‚erklärt‘???
immerhin gibt es folgenden link zur Vertiefung für Euch Spezialisten: http://de.wikipedia.org/wiki/Gyromagnetisches_Verh%C…
Woher kommt der Spin des Neutrons? Von seinen Bestandteilen, den Quarks (einem up-Quark und zwei down-Quarks, kurz udd), die selbst jeweils einen Spin von 1/2 tragen. Die Wechselwirkung dieser Teilchen wird mit der Quantenchromodynamik versucht zu beschreiben.
Was ist Spin? Der Spin ist ein quantenmechanischer Drehimpuls. Das sind Eigenschaften von Teilchen, die sich ähnlich wie klassische Drehimpulse verhalten. Sich zum Beispiel im quantenmechanischen Sinne vektoriell addieren. Mir ist keine Theorie bekannt, die den Spin wirklich erklären könnte, sondern lediglich postuliert. Mit anderen Worten: Man hat keine Ahnung!
Das geht uns aber bei der Ladung ja letzendlich genauso, oder der Gravitation. Es gibt sehr viele Beispiele, die einem einfallen, wenn man etwas drüber nachdenkt.
Was die Wechselwirkung des Neutronen Spins mit Magnetfeldern angeht, so muss ich mich einem Vorredner anschließen und auf den Landé Faktor (gyromagnetischer Faktor) hinweisen. Ein aktuelles Forschungsgebiet und sicherlich noch nicht endgültig verstanden. Es handelt sich bei Neutronen wie oben gesagt um aus Quarks zusammengesetzten Teilchen. Deren Wechselwirkung beinflusst das verhalten von Neutronen im Magnetfeld. Leider lassen sich Quarks nicht isoliert untersuchen, weil grob gesagt ihre Anziehung immer stärker wird, je weiter sie sich voneinander entfernen. Deshalb baut man riesige Maschinen und lässt Protonen, Neutronen und/oder Elektronen mit beinahe Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen und schaut was mit den für kurze Zeit stark aus dem Gleichgewicht geratenen Bestandteilen geschiet. Theoretisch hat man daraus das heutige sogenannte Standardmodell gebaut, über das die meisten noch nicht so richtig glücklich sind, weil es so viele willkürlich festgelegte Parameter enthält. Auch ist man längst nicht überall soweit meßbare Größen quantitativ zu erklären.
Ganz anschauliche Version
Ok, eine Idee möchte ich noch zur Diskussion stellen:
Wenn doch ein Neutron aus 2 Down-Quarks und einem Up-Quark besteht und man sagt, dass gleich elektrisch geladenen Quarks möglichst weit auseinander gehen aus energetischen Gründen, dann kann man doch sagen, dass in der Mitte ein Up-Quark sitzt, umgeben von 2 Down-Quarks.
Wenn man den Spin mit einem Eigendrehimpuls vergleicht, dann drehen sich doch die äußeren Ladungen schneller und setzen sich so bei der Erzeugung eines Nettomagnetfeldes durch.
Warum darf man sich das nicht so vorstellen?
Gibt es irgendwelche Versuchsergebnisse, die so einen Aufbau der Neutronen und daraus folgende Konsequenzen von vorneherein ausschließen?
… ist nicht die Vereinbarung Qauntenmechanicher /Quantenchrom
… dings … /Quantenelektrodynamischer (oder was?) …
~phänomene mit kosmologischen Theorien wie der
Relativitätstheorie gerade das Problem, um auf eine ‚Theorie
von Allem‘ /eine GUT zu gelangen?
So wie ich es verstanden habe, besteht das Problem nur bei der allgemeinen Relativitätstheorie. Die spezielle wird immer mal wieder in die QM eingebaut, man denke an die Klein-Gordon-Gleichung usw.
Wenn doch ein Neutron aus 2 Down-Quarks und einem Up-Quark
besteht und man sagt, dass gleich elektrisch geladenen Quarks
möglichst weit auseinander gehen aus energetischen Gründen,
dann kann man doch sagen, dass in der Mitte ein Up-Quark
sitzt, umgeben von 2 Down-Quarks.
Aufgrund der Heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation halte ich eine solche anschauliche Erklärung für wahrscheinlich zu optimistisch. Andererseits würde diese Erklärung das unterschiedliche Vorzeichen des g-Faktors erklären.
So wie ich es verstanden habe, besteht das Problem nur bei der allgemeinen Relativitätstheorie. Die
spezielle wird immer mal wieder in die QM eingebaut, man denke
an die Klein-Gordon-Gleichung usw.
Ja, man kann wie oben richtig gesagt in die „herkömmliche“ Quantendynamik die spezielle Relatvitätstheorie einbauen. Das führt dann zur Klein-Gordon-Gleichung für Bosonen und die Dirac-Gleichung für Fermionen. Interessant bei letzterer ist, dass das Einbauen der speziellen Relativitätstheorie zwangsläufig zu dem Postulat von Spin und Antiteilchen führt. Auch die Quantenelektrodynamik, die auf Diracs Arbeiten aufbaut ist eine speziell relativistische Theorie. Ich denke das gilt auch für die Quantenchromodynamik, mit der habe ich mich allerdings auch noch nicht großartig beschäftigt.
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