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THEMA: Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen?

Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 24 12. 2019 20:51 #62694

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Es gibt ja masselose Teilchen (zumindest Ruhemasselos). Ich frage mich gibt es auch "raumlose" Teilchen, also Teilchen die in unendlicher Anzahl auf unendlich kleinem Raum existieren können? Ich meine mich erinnern zu können das Photonen keinen Raum einnehmen. Könnte ich daher alle Photonen des Universums gedanklich auf einem kleinen Raum konzentriert sein? Aber dann kommt doch noch die Planklänge ins Spiel, damit wäre der kleinste Raum ein "Qubikplank" ?

„Wie ohnmächtig auch die guten und gerechten Menschen sein mögen, sie allein machen das Leben lebenswert.“
―Albert Einstein―

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 24 12. 2019 21:15 #62696

Photonen nehmen sehr wohl Raum ein, die Sache ist da geht immer einer mehr rein, also dein Gedanken Model funktioniert schon da gehen alle auf einem punkt rein. Und Nein, wieso soll etwas derartig kaputtes wie "Qubikplank" in einem so tollen Universum wie wir beobachten, überhaupt existieren?

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 24 12. 2019 22:15 #62698

Alle Bosonen benötigen im Gegensatz zu Fermionen keinen eigenen Platz.

Aber ein Photon muss schon eine Frequenz haben und dazu braucht es wohl mehr Platz als die Wegunschärfe
Δr = c·Δt
zumindest muss wohl die halbe Wellenlänge hineinpassen

die Plancklänge wäre ein bisschen kurz dafür
rP = ²(ℏ·G/c³) = 1,616229e-35 m

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 11 02. 2020 18:39 #65134

ra-raisch schrieb: Alle Bosonen benötigen im Gegensatz zu Fermionen keinen eigenen Platz.

Aber ein Photon muss schon eine Frequenz haben und dazu braucht es wohl mehr Platz als die Wegunschärfe
Δr = c·Δt
zumindest muss wohl die halbe Wellenlänge hineinpassen

die Plancklänge wäre ein bisschen kurz dafür
rP = ²(ℏ·G/c³) = 1,616229e-35 m


Ich halte es für äußerst problematisch, im Zusammenhang von Photonen den Begriff "Platz" zu verwenden, womit wohl das Volumen gemeint ist, das ein Photon einnimmt. Ein Photon ist doch zunächst nur ein Konzept dafür, dass Energie und Impuls von Licht gequantelt ist.
Selbst wenn man darauf beharren würde, dem Konzept "Photon" eine reale Existenz in Form eines masselosen Kügelchens zuzusprechen, ist nicht einzusehen, dass die räumliche Ausdehnung dieses "Etwas" der (halben) Wellenlänge entsprichen muss. An jedem Punkt der Welle, auch bei Ausschlag 0 der elektrischen oder magnetischen Feldstärke, müsste es ja dann existieren, weil seine Energie nicht mit der Welle pulsiert, sondern permanent vorhanden ist. Warum sollte seine Größe, wenn es denn eine gäbe, dann etwas mit dem Abstand zwischen Feldstärkeamplituden zu tun haben?
Wie hätte man sich das dann vorzustellen? Wären bspw. die Photonen der Hintergrundstrahlung viel "größer" als die von bspw. Röntgenstrahlung? Sind es überhaupt Kugeln? Ist ihre Energie homogen im Volumen verteilt?

Auch bei Fermionen darf der Begriff "Platz" nicht mit deren Größe verwechselt werden. Das Pauli-Prinzip verbietet Fermionen, einen bereits belegten Quantenzustand einzunehmen. Das heißt aber nicht, dass sich zwei Fermionen nicht durchdringen dürfen wie das makroskopische Körper auch nicht tun. Das beschränkte Platzangebot gilt bspw. im gebunden Zustand für Orbitale, deren Ausdehnung nichts mit der Ausdehnung eines Fermionen zu tun hat.Fermionen, die sich nur im Spin unterscheiden, können hingegen sehr wohl beliebig eng aufeinanderhocken. Was ist jetzt also der "Platz" den ein Fermion belegt?

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 11 02. 2020 18:55 #65135

Das hat nichts mit "Kugeln" zu tun sondern mit Platzbedarf, und bei meinem Gedanken der Wellenlänge sogar nur linear.

Ob das mit der Wellenlänge ein ernst zu nehmender Gedanke ist oder nicht, kann ich aber nicht sagen. Jedenfalls ist die Wellenlänge bzw der Abstand zweier Platten für den Casimir-Effekt ausschlaggebend.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 11 02. 2020 23:04 #65144

Das mit der halben Wellenlänge würde ich genauso sehen wie Rainer:

Ein Drahtgitter mit 1,5m Abstand dürfte für 3m Photonen optisch dicht sein (3m entspricht 100Mhz also UKW Radio, Empfangbar z.B.mit einem Lambda/2 Dipol)

Der Abstand der Atome in einem normaler Spiegel ist für Röntgenphotonen ziemlich durchlässig. Um damit dennoch Teleskope bauen zu können müssen viele Spiegel in einer nahezu senkrechten Anordnung gruppiert werden. Die Photonen streichen dann nur ganz flach über die Oberflächen und werden nur sehr wenig reflektiert...

Das heist allerdings nicht das da nur ein einzelnes Photon reinpassen würde. Wie schon geschrieben, Photonen sind Bosonen. Da passen beliebig viele an einen Ort.
Ich könnte mir jedoch vorstellen das "verschiedene" Orte wiederum im Wellenlängenabstand auseinander liegen müssen.

Die Vorstellung von kleinen Kügelchen die der Teilchenbegriff suggeriert ist natürlich falsch.

assume good faith

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 12 02. 2020 00:36 #65148

ra-raisch schrieb: Das hat nichts mit "Kugeln" zu tun sondern mit Platzbedarf, und bei meinem Gedanken der Wellenlänge sogar nur linear.

Ob das mit der Wellenlänge ein ernst zu nehmender Gedanke ist oder nicht, kann ich aber nicht sagen. Jedenfalls ist die Wellenlänge bzw der Abstand zweier Platten für den Casimir-Effekt ausschlaggebend.


Wie soll man denn in Casimir-Effekt einen Platzbedarf für Photonen hinein interpretieren? Dass man auf so eine Idee kommen könnte, wäre höchstens dann nachzuvollziehen, wenn die Platten beim Casimireffekt auseinandergedrückt wurden bzw. dem Zusammendrücken einen Gegendruck entgegensetzen würden. Beim Casimir-Effekt ziehen sich die Platten aber an! Wie soll man das denn mit einem Platzbedarf argumentieren?

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 12 02. 2020 01:13 #65149

Merilix schrieb:
Ein Drahtgitter mit 1,5m Abstand dürfte für 3m Photonen optisch dicht sein (3m entspricht 100Mhz also UKW Radio, Empfangbar z.B.mit einem Lambda/2 Dipol)


Wenn ich dich richtig verstehe, hätten dann die Photonen der 100 Mhz-Strahlung einen Platzbedarf von 3m? Als Kugel mit diesem Durchmesser? Wenn ich Rainer richtig verstehe, soll der Platzbedarf linear von der Wellenlänge abhängen. Heißt dass, das Photon hat nur "Platzbedarf" in einer Dimension? Oder verdoppelt sich sein dreidimensionaler Platzbedarf, wenn lambda sich verachtfacht?

Merilix schrieb: Das heist allerdings nicht das da nur ein einzelnes Photon reinpassen würde. Wie schon geschrieben, Photonen sind Bosonen. Da passen beliebig viele an einen Ort.
Ich könnte mir jedoch vorstellen das "verschiedene" Orte wiederum im Wellenlängenabstand auseinander liegen müssen.


Wie bitte? Beliebig viele an einem Ort, aber die möglichen Orte haben einen Wellenabstand? Das hieße ja, es gäbe nur diskrete Orte für Photonen. Das ist zwar eine abenteuerliche Vorstellung aber es würde den Begriff "Platzbedarf" veranschaulichen. Entweder sitzen sie am gleichen Fleck oder haben einen Mindestabstand voneinander? Wie schaffen es Photonen zweier Laserstrahlen dann, ihre Bahnen zu kreuzen, ohne mit den Platzbedarfen der Photonen des anderen Strahls zusammenzustoßen? Und wie funktioniert dann die Überlagerung unterschiedlicher Wellenlängen? Dürfen die Photonen anderer größerer oder kleinerer Photonen sich doch überlappen?

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 12 02. 2020 07:29 #65154

woba64 schrieb: Das hieße ja, es gäbe nur diskrete Orte für Photonen.

Nein, nein nein, mit Matrix hat das nix zu tun. "Mindestabstand" ist etwas völlig anderes als "konstanter Abstand"!
Den Versuch Photonen schön regelmäßig in eine Schachtel zu legen sollte man nicht machen, das funktioniert nicht ;)

woba64 schrieb: Das ist zwar eine abenteuerliche Vorstellung aber es würde den Begriff "Platzbedarf" veranschaulichen.

Was heist "abenteuerlich"? Ich hatte da sowas wie stehende Wellen im Sinn, einen Abstand der nötig wäre die noch voneinander zu unterscheiden. Ob das richtig trifft weis ich nicht.

woba64 schrieb: Wie schaffen es Photonen zweier Laserstrahlen dann, ihre Bahnen zu kreuzen, ohne mit den Platzbedarfen der Photonen des anderen Strahls zusammenzustoßen?

Da ist wieder das Kügelchen-Denken oder? DIe stoßen nicht zusammen. Vieleicht ist besser bei der Überlagerung an Superposition zu denken.

assume good faith

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 12 02. 2020 17:05 #65162

woba64 schrieb: Wie soll man denn in Casimir-Effekt einen Platzbedarf für Photonen hinein interpretieren? Dass man auf so eine Idee kommen könnte, wäre höchstens dann nachzuvollziehen, wenn die Platten beim Casimireffekt auseinandergedrückt wurden bzw. dem Zusammendrücken einen Gegendruck entgegensetzen würden. Beim Casimir-Effekt ziehen sich die Platten aber an! Wie soll man das denn mit einem Platzbedarf argumentieren?

Ich bin mir nicht sicher, ob Merilix dies auch bereits beantwortet hat:

Die Frequenzen, die nicht zwischen die Platten hineinpassen, verursachen ja die Anziehung. Besser gesagt sind es natürlich die Frequenzen außerhalb der beiden Platten, die im Inneren aus dem genannten Grund nicht kompensiert werden.

Und wie Merilix schon ausführte, hat zwar das Photon einen Platzbedarf, aber es verbraucht diesen Platz nicht sondern kann ihn mit anderen Photonen teilen.

Übrigens ist das bei den Elektronen sogar ähnlich: Zwar können sich nur zwei ansonsten gleiche Elektronen mit gegensätzlichem Spin den selben Raum teilen, doch können andere Elektronen diesen Raum mitbenützen, die jeweils mehr oder auch weniger Raum benötigen, sich also in anderen Eigenschaften unterscheiden.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 12 02. 2020 23:52 #65166

Merilix schrieb: Nein, nein nein, mit Matrix hat das nix zu tun. "Mindestabstand" ist etwas völlig anderes als "konstanter Abstand"!

Schön, dass wir uns da einig sind. Wir sind uns wohl ebenfalls darin einig , dass Photonen als Bosonen keinen Fermi-Druck aufweisen. Wie du ja treffend schreibst:

Photonen sind Bosonen. Da passen beliebig viele an einen Ort.

Auf diesen Gemeinsamkeiten lässt sch doch aufbauen. Ob das mit den beliebig vielen tatsächlich wörtlich zu nehmen ist, und man dadurch beliebig hohe Energiedichten erreichen, also bspw. auch das 10^1000-fache der Gesamtenergie des Weltalls in einem Kubus mit Planck-Länge unterbringen kann, weiß ich nicht und will deshalb darauf nicht näher eingehen. Lass uns einfach bei "Da passen beliebig viele an einen Ort" bleiben.

Wenn ich dich richtig verstehe, würde ein solcher Ort, wenn er nicht gerade so riesig wie dein Radio-Photon ist, aber eventuell nur einen Bruchteil eines Photons groß sein.

Merilix schrieb: Den Versuch Photonen schön regelmäßig in eine Schachtel zu legen sollte man nicht machen, das funktioniert nicht ;)


Man sollte Ihnen auch keine Zöpfe flechten oder sie zum Lachen bringen. Aber das hat ja auch niemand vor.

Übrigens: Photonen schon regelmäßig nebeneinander kann ich mir bei einem Laser durchaus vorstellen. Aber auch darauf will ich nicht näher eingehen.

Merilix schrieb: Ich hatte da sowas wie stehende Wellen im Sinn, einen Abstand der nötig wäre die noch voneinander zu unterscheiden.


Die Formulierung "so etwas wie" lässt ja einen breiten Interpretationsspielraum zu. Aber Licht als "so etwas wie eine stehende Welle" zu interpretieren, ist mir entschieden zu breit. Auch da kann ich dir nicht folgen.

woba64 schrieb: Wie schaffen es Photonen zweier Laserstrahlen dann, ihre Bahnen zu kreuzen, ohne mit den Platzbedarfen der Photonen des anderen Strahls zusammenzustoßen?
Da ist wieder das Kü

gelchen-Denken oder? DIe stoßen nicht zusammen. Vieleicht ist besser bei der Überlagerung an Superposition zu denken.[/quote]

Mit Superposition hat die Photonengröße genauso wenig zu tun wie mit dem Casimir-Effekt. Vielleicht meinst Du ja die Überlagerung elektromagnetischer Wellen? Das "Kügelchen-Denken" stammt von dir und ra-raisch. Meine Formulierung entspringt dem verzweifelten Versuch, durch Rückfragen aus deinen Äußerungen

"Photonen sind Bosonen. Da passen beliebig viele an einen Ort."
"Ich könnte mir jedoch vorstellen das "verschiedene" Orte wiederum im Wellenlängenabstand auseinander liegen müssen."

eine Semantik zu extrahieren. Wenn wir beide deutsch reden, heißt das doch, dass Photonen entweder am gleichen Ort sind oder einen Mindestabstand haben, also eben nicht beliebig dicht an einen Ort zusammengebracht werden können. Bei deinen Riesenphotonen müssten diese verschiedenen Ort wohl einen Abstand von 3m? haben. Das nenne ich abenteuerlich! Mit anderen Worten:Photonen können sich deiner Ansicht nach nicht überlappen. Ich habe keine Ahnung, wie du die dann die Überlagerung von Licht unterschiedlicher Farbe vorstellst, aber aus dieser Vorstellung resultiert die unter anderem Konsequenz, dass sich Photonen, die sich nicht schon am gleichen Ort befinden, was immer das auch heißen mag, auch nicht beliebig nahe kommen können. Der Gedankenversuch mit dem Laser war lediglich eine offensichtlich gescheitertes Unterfangen, eine der unsinnigen Konsequenzen dieser Vorstellung zu aufzuzeigen.

Wie gesagt: der Begriff Größe oder Platzbedarf für ein Photon keine Bedeutung. Das Konzept "Photon" drückt lediglich aus, dass die Energie einer elektromagnetischen Welle bestimmter Wellenlänge ein ganzzahliges Vielfaches einer bestimmten Energiegröße ist. Deine Radiowelle kann also nur ganzzahlige Vielfache von 6.626*10^-26 J abgeben.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 05:51 #65170

woba64 schrieb: Das "Kügelchen-Denken" stammt von dir und ra-raisch.

Ganz sicher nicht! Da hättest du uns gründlich mißverstanden.

Merilix:
"Photonen sind Bosonen. Da passen beliebig viele an einen Ort."
"Ich könnte mir jedoch vorstellen das "verschiedene" Orte wiederum im Wellenlängenabstand auseinander liegen müssen."
Bei der ersten Aussage bin ich mir sicher das dies anerkannte Physik ist.
Die zweite Aussage habe ich mit Absicht vorsichtiger formuliert.

Ich bin mir sicher das der Ort eine Ausdehnung haben muss damit das oder die Photonen einer bestimmten Wellenlänge dort überhaupt existieren können.

So in etwa stelle ich mir vor was ein Photon ausmacht: (könnten auch mehrere sein die in dem Wellenpaket drinstecken und ist natürlich auch nur eine Modellvorstellung)

Wave packet (no dispersion)
No machine-readable author provided. Fffred~commonswiki assumed (based on copyright claims). [Public domain]

woba64 schrieb: Wie gesagt: der Begriff Größe oder Platzbedarf für ein Photon keine Bedeutung.

Bei der Konstruktion der Reflektoren für Teleskope (Radio oder Röntgen ist egal) hat die Ausdehnung sicher eine Bedeutung. Weder Rainer noch Ich sprachen davon das ein individuelles Photon irgend einen Platz für sich alleine beanspruchen würde.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 10:21 #65174

woba64 schrieb: Wie gesagt: der Begriff Größe oder Platzbedarf für ein Photon keine Bedeutung.

Stell es Dir wie eine Linie (Strecke) auf einem Blatt Papier vor:
Das Papier muss groß genug sein, um die komplette Linie (zB 10 cm) einzuzeichnen. Die (geometrische) Linie belegt aber keinen Platz auf dem Blatt, denn sie besitzt keine Breite.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 11:53 #65177

ra-raisch schrieb:

woba64 schrieb: Wie gesagt: der Begriff Größe oder Platzbedarf für ein Photon keine Bedeutung.

Stell es Dir wie eine Linie (Strecke) auf einem Blatt Papier vor:

Tut mir leid, aber da finde ich die Animation von Merilix hübscher :)
Folgende Benutzer bedankten sich: ra-raisch

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 13:07 #65181

Da gebe ich Dir Recht, ich sprach aber nicht von einem Photon sondern von Raumbedarf.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 14:26 #65183

Es wäre ggf. gar nicht schlecht, erst mal zu klären, was wir unter einem Photon verstehen. Ein Punktteilchen, eine Anregung des EM-Feldes mit Energie hv, ein Wellenpaket mit mittlerer Energie hv, ... Um es mit Einstein zu sagen (wiki): "Die ganzen 50 Jahre bewusster Grübelei haben mich der Antwort der Frage ‚Was sind Lichtquanten‘ nicht näher gebracht. Heute glaubt zwar jeder Lump, er wisse es, aber er täuscht sich…"

Das macht schon enen Unterschied, gerade bei der Frage des Raumbedarfs. Das Punktteilchen benötigt mangels Ausdehnung bspw. sicher keinen Raum...

The truth is often what we make of it; you heard what you wanted to hear, believed what you wanted to believe.
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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 16:40 #65192

Arrakai schrieb: Es wäre ggf. gar nicht schlecht, erst mal zu klären, was wir unter einem Photon verstehen. Ein Punktteilchen, eine Anregung des EM-Feldes mit Energie hv, ein Wellenpaket mit mittlerer Energie hv, ... Um es mit Einstein zu sagen (wiki): "Die ganzen 50 Jahre bewusster Grübelei haben mich der Antwort der Frage ‚Was sind Lichtquanten‘ nicht näher gebracht. Heute glaubt zwar jeder Lump, er wisse es, aber er täuscht sich…"

Das macht schon enen Unterschied, gerade bei der Frage des Raumbedarfs. Das Punktteilchen benötigt mangels Ausdehnung bspw. sicher keinen Raum...

Nun ist Licht aber nicht nur Punktteilchen sondern bewegt sich mit Lichtgechwindigkeit, schwingt mit einer Frequenz etc. Insofern wissen wir längst, dass Photonen auch Eigenschaften haben, die wir als gegensätzlich auffassen. Eine "Definition" würde daher ziemlich langatmig ausfallen und womöglich sind noch gar nicht alle Eigenschaften bekannt. Womöglich kann man dem Photon sogar einen Radius zuordnen, oder gar mehrere, es gibt dafür bei anderen Teilchen bereits eine Vielzahl von Definitionen. Meist wird der Radius aus der Streuung berechnet und die Streuung kann auf unterschiedliche Weise auch unterschiedlich ausfallen.

Beim Zusammenstoß von zwei Photonen richtiger Energie entsteht ein Paar von Elementarteilchen. Dies passiert jedoch sehr selten, was auf einen sehr kleinen Radius des Photons schließen lässt. Von der Wellenlänge soll er jedoch nicht abhängen.

Vielleicht steht ja hier etwas dazu drin, ich bin nicht ganz klug daraus geworden.
H. Dieter Zeh (Prof. em.) www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/Photon.pdf
und weitere www.rzuser.uni-heidelberg.de/~as3/page1/page1.html

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 17:26 #65195

ra-raisch schrieb: Beim Zusammenstoß von zwei Photonen richtiger Energie entsteht ein Paar von Elementarteilchen. Dies passiert jedoch sehr selten, was auf einen sehr kleinen Radius des Photons schließen lässt. Von der Wellenlänge soll er jedoch nicht abhängen.


Wäre Wirkungsquerschnitt in dem Fall das bessere Wort als Radius?

Beispielsweise ist die Wechselwirkung zwischen Neutrinos und Materie energieabhängig und in dem Fall wäre dann Wirkungsquerschnitt der passendere Ausdruck.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 19:26 #65202

ClausS schrieb: Wäre Wirkungsquerschnitt in dem Fall das bessere Wort als Radius?

Das ist schon richtig, der Wirkungsquerschnitt σ zwischen zwei Teilchen beträgt üblich
σ = π(r.[1]²+r.[2]²)
zB beträgt der Wirkungsquerschnitt eines Photons mit einem Elektron (Thomsonstreuung)
σt = 8re²pi/3 = 6,6524587158e-29 m²

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 20:27 #65206

ra-raisch schrieb: Beim Zusammenstoß von zwei Photonen richtiger Energie entsteht ein Paar von Elementarteilchen. Dies passiert jedoch sehr selten, was auf einen sehr kleinen Radius des Photons schließen lässt. Von der Wellenlänge soll er jedoch nicht abhängen.

Das heist mit 3m Photonen geht diese Meßmethode nicht weil die Energie für Paar-Erzeugung nicht reicht?
Dann wäre der Bereich für empirische Überprüfung auf hochenergetische Photonen (Gamma) begrenzt.

Seh ich das richtig das mit der Thomsonstreuung nur Aussagen über das Elektron getroffen werden können?

assume good faith

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 13 02. 2020 20:39 #65208

Merilix schrieb: Das heist mit 3m Photonen geht diese Meßmethode nicht weil die Energie für Paar-Erzeugung nicht reicht?
Dann wäre der Bereich für empirische Überprüfung auf hochenergetische Photonen (Gamma) begrenzt.

Seh ich das richtig das mit der Thomsonstreuung nur Aussagen über das Elektron getroffen werden können?

1) Thomson Streuung betrifft ein Photon und zB ein Elektron. Compton hat die Wirkung auf das Photon beschrieben.
2) Der Wirkungsquerschnitt besagt nur etwas über die Häufigkeit eines Phänomens
3) Für Photonenkollisionen und Teilchenentstehung sind logisch hohe Energien nötig.
Allein ein Elektron benötigt
E=c²me=510998 eV also
E/h=f=1,23e+20 Hz
für jedes Photon bzw wegen des Impulserhalts etwas mehr. Man will ja nicht, dass die beiden sofort wieder annihilieren.
γ+γ → e++e-

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 14 02. 2020 16:16 #65232

Zum Thema Wirkungsquerschnitt. Aus de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsquerschnitt :

Der Wirkungsquerschnitt σ ist in der Molekül-, Atom-, Kern- und Teilchenphysik ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass zwischen einer einfallenden Wellenstrahlung oder einem einfallenden Teilchen („Projektil“) und einem anderen Teilchen (Streukörper oder Target) ein bestimmter Prozess wie z. B. Absorption, Streuung oder eine Reaktion stattfindet.

...

Die Vorstellung vom Wirkungsquerschnitt als einer jedem Targetteilchen zugeordneten Trefferfläche bietet ein anschauliches Maß für die „Stärke“ des jeweils betrachteten Vorgangs: Einem häufig eintretenden Vorgang entspricht ein großer Wirkungsquerschnitt, einem selten eintretenden ein kleiner Wirkungsquerschnitt. Mit anschaulichen Vorstellungen über Größe, Form und Lage des Targetteilchens stimmt diese Trefferfläche allerdings im Allgemeinen nicht überein.

Der Wirkungsquerschnitt hängt vom jeweils interessierenden Vorgang ab, von Art und kinetischer Energie des einfallenden Teilchens oder Quants und von der Art des getroffenen Teilchens, z. B. Atom, Atomkern.


Wirkungsquerschnitt ist daher ein Wahrscheinlichkeitsmaß für bestimmte Wechselwirkungen, das in der Regel unabhängig vom Radius der Teilchen ist.

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Nehmen Photonen Raum ein? Oder gibt es Raumlose Teilchen? 14 02. 2020 16:48 #65235

ClausS schrieb: Wirkungsquerschnitt ist daher ein Wahrscheinlichkeitsmaß für bestimmte Wechselwirkungen, das in der Regel unabhängig vom Radius der Teilchen ist.

Ja, das ist klar, es gibt viele Konstellationen, hier ging es aber um den Treffer eines Photons auf ein Target.

Zunächst muss natürlich die Reaktionsfähigkeit bestehen, sonst hilft eine große Fläche auch nicht weiter.
Sofern die Reaktionsfähigkeit aber besteht, ist diese schon von der Trefferwahrscheinlichkeit also eben vom Querschnitt des/der beteiligten Teilchen abhängig.

Und natürlich gibt es ggf unterschiedliche Reaktionen zB Streuung/Absorption, die womöglich von der Überdeckung der beiden Teilchen abhängen, dementsprechend ist dann zB der geometrische Wirkungsquerschnitt maßgeblich etc.

Für die Ablenkung von geladenen Teilchen ist natürlich die Ladung von größerer Bedeutung, auch dafür müßte man einen Wirkungsquerschnitt berechnen, der sich dann natürlich an der Ladung orientiert.

Man erkennt, dass sich das Problem auf die Frage nach der "Grenze des Wirkungsbereichs" des Coulomb-Potenzials reduziert. Da dieses Potenzial eine unendliche Reichweite besitzt, wird das Elektron immer eine Wirkung erfahren, die zwar mit wachsendem Abstand schnell sehr klein wird, aber immer vorhanden ist. Die Antwort muss folglich lauten:
Der Wirkungsquerschnitt ist unendlich groß ( σ = ∞ ).

In diesem Fall kann man allerdings einen differenziellen Wirkungsquerschnitt berechnen.
Man erkennt, dass eine Vergrößerung des Stoßparameters um db zu einer Streuwinkelverkleinerung d q führt.
www.solstice.de/grundl_d_tph/exp_stoss/stoss_streu_5.html

Auf keinen Fall kann man aus derartig berechneten Radien auf eine feste Substanz schließen, was man darunter auch immer verstehen wollte.

Beim "Zusammenstoß" von zwei Photonen, gehe ich davon aus, dass eine Annäherung auf Unschärfe Δr=ℏ/2·c/Δ.E ausreicht, wobei dies nach dem Wellenmodell auch nur eine Frage von Wahrscheinlichkeiten ist, zwei Kugelwellen durchdringen sich an vielen Punkten. Womöglich hängt eine Reaktion dann noch von der Phase oder Polarisation oder anderen Faktoren ab. Wenn es nicht gelingt, diese Faktoren zu erkennen und zu separieren, dann fließen sie in den Wirkungsquerschnitt ein ohne sich vom fiktiven Radius² unterscheiden zu lassen.

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