Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Gravitation bei SL
Hallo liebe Gemeinde,
meinen Einstand bei astronews, auf deren Seiten ich mich regelmäßig tummle, möchte ich gleich mit drei, vieleicht schwierig zu beantwortenden, Fragen einleiten: (Natürlich kenne ich die wunderbaren Seiten von Andreas Müller und habe diesbezüglich jedoch, sicherlich aufgrund meines Unverständnisses, nichts gefunden)
Die ART sagt ja eigentlich bereits, dass die Gravitation ein Phänomen der Geometrie des Raumes ist. Nichts desdo trotz werden Gravitonen postuliert. Für mein Verständnis müssen Informationen über Masse, Ort, Impuls usw. zwischen Himmelskörpern im Dialog erfolgen. Die Zeit spielt, da Gravitonen auch mit c reisen, eine wichtige Rolle. Körper A meldet: Hallo ich bin hier und habe 1,4 Sonnenmassen. Diese Info kommt 20 Jahre später bei B (mit 1,6 SM) an, der zur "selben" Zeit wie A gesendet hat wie schwer er ist. Theoretisch müsste doch jetzt B vergleichen wie schwer er ist und merken: Hoppla ich bin etwas leichter als A und mache mich mal auf den Weg zu Ihm. ...Etwas flapsig ausgedrückt. A könnte zwischenzeitlich Masse verloren oder gewonnen haben, ebenso wie B. Wie habe ich mir das vorzustellen?
Wie kann denn ein SL Gravitonen aussenden wenn dort nichts mehr entkommen kann? Wohl doch nicht über die Akkretionsscheibe
Können Neutrinos von SL, Magnetaren und sonstigen Pulsaren abgelenkt werden oder können diese dort sogar möglicherweise hindurchsausen? Wahrscheinlich eher nicht. Aber abgelenkt werden würden Sie dann doch. Müssten dann nicht auf den Detektoren (Japan, Italien, Antarktis) Linien auftauchen die den Ort eines SL's verraten? Denn wenn deren Masse derart gering ist wie derzeit postuliert, und sich eine starke Neutrinoquelle hinter dem SL verbirgt, müssten diese doch in einer Art Trichter um das SL gestreut werden und eine art ringförmige Stoßfront bilden?
Über Eure Antworten freut sich, mit lieben Grüßen
elnolde
Hi elnolde
Willkommen im Forum :)
Jetzt stell mal bitte nochmal Deine Frage, und bitte Stück für Stück. Du hast Neutrinos reingeworfen, Magnetare, Gravitonen und Stossfronten. Ordne mal Deine Fragen hintereinander, dann können wir sie abarbeiten.
Hallo elnolde
Auch ich heisse Dich hier willkommen.
Ohne jetzt auf Details Deiner ersten Frage einzugehen, die zum Teil unklare Vorstellungen von Dir zum Ausdruck bringen, denke ich, dass die Antwort zu Deiner ersten Frage bereits in Deinem Beitrag steckt:
Die ART sagt ja eigentlich bereits, dass die Gravitation ein Phänomen der Geometrie des Raumes ist. Nichts desdo trotz werden Gravitonen postuliert.
Die Beschreibung der Gravitation durch die ART funktioniert, aber für eine Quantisierung der Gravitation gibt es erst Ansätze, und ob es die hypothetischen Teilchen wirklich gibt (das Graviton ist ja nicht das einzige, wie im Wiki-Artikel über 'Graviton' nachzulesen ist), steht noch in den Sternen.
Schluss des Wiki-Artikels:
So ist die Frage nach der Existenz eines Teilchens, das die Gravitationskraft trägt, weiter offen.
Aus diesem Grunde scheint mir Deine zweite Frage
Wie kann denn ein SL Gravitonen aussenden wenn dort nichts mehr entkommen kann? verfrüht.
Auch über das Verhalten von Neutrinos, die ja nur indirekt nachgewiesen werden können, kann so genau, wie Du es wissen möchtest, kaum etwas gesagt werden. Wüsste man nämlich, ob und wie stark die abgelenkt werden, würde man auch deren Masse kennen, denke ich.
MfG
Orbit
Supernova 1a
10.02.2008, 14:23
Hallo elnolde
Vorab etwas zur Reaktionszeit der Gravitation. Die Gravitation ist wie jede andere der vier Kräfte durch verschiedene Eigenschaften zu beschreiben. Zum Beispiel haben wir bei der elektromagnetischen WW das Photon als WW-Teilchen. Da dieses keine Masse besitzt, hat die E-M-Kraft eine unendliche Reichweite. Genau so die Grav.-Kaft, jedoch besitzt E-M-Kraft eine Reaktinszeit von 10^-19 sec. Berechnet man diese für die Grav.-Kraft ergibt sich eine Reaktionszeit von 1000 Mrd. a. Diese hängt nämlich mit der Kopplungsstärke k zusammen. Deshalb ordnet man eigentlich der Gravitation keine Reaktionszeit zu. Nun geht man davon aus, dass alle Kräfte zu einer Wechselwirkung gehören und da die Grav. unendlich weit wirkt, wird ein WW-Teilchen ohne Masse postuliert, das Graviton. Wie man sich den Erzeuger des Gravitationsfeldes vorstellen muss ist unklar. Eine vollständige Theorie der Quantengravitation, welche deine Fragen zufriedenstellend beantworten würde gibt es noch nicht. Vergleichen wir die Grav. weiter mit der E-M-Kraft:
1. Bei einer el. Ladung hat man ein statisches Feld und wird dieses bewegt, dann wird ein Magnetfeld erzeugt, welches wiederrum ein el. Feld induzieren kann. Es handelt sich also um ein Dipol. Nun hat man bei der Gravitation bisher angenommen, dass sie sich eben wie eine ruhende Ladung verhälte und ein statisches Feld, die Anziehung erzeugt. Das Phänomen der Gravitationswellen wäre dann analog zum Magnetfeld der E-M-Kraft. Bei Doppelsternsystemen und Supernovae können diese entstehen.
2. Bei el. Ladung gibt es eine positive und eine negative. Gibt es vielleicht auch bei der Masse eine neagative also abstoßende Ladung?
Nun noch zu den Neutrinos.
Diese werden definitiv abgelenkt, durch jegliches Gravitationspotential. Jedoch besitzen sie einen geringen Wirkungsquerschnitt und der Effekt hält sich in Grenzen. Eine Eigenschaft die den Neutrinos erlaubt durch alles nahezu unbeeinflusst durch zu fliegen.
Noch ein Tipp am Schluss für die Zukunft. Versuche deine Fragen gezielter zu stellen. Je genauer gefragt wird, umso geanuer kann man antworten. Vielleicht dann noch eine Frage nach der anderen. Und frage lieber nach dem warum anstelle nach dem wie. Das warum zielt nämlich besser auf eine quantitative Antwort.
Supernova 1a
Ich habe noch nie etwas von Reaktionszeit des Elektromagnetismus und der Gravitation gehört. Auf welche Quellen stützen sich Deine Aussagen?
1. Bei einer el. Ladung hat man ein statisches Feld und wird dieses bewegt, dann...
Da wird kein Feld bewegt, sondern die elektrische Ladung im Feld.
Gibt es vielleicht auch bei der Masse eine neagative also abstoßende Ladung?
Wie kommst Du auf diese Idee?
Die Quantengravitation schreibt doch dem Graviton gerade deshalb den Spin 2 zu, weil man von WW-Teilchen mit geradezahligem Spin annimmt, dass sie zwischen gleichen Ladungen eine Anziehung bewirken.
Nun noch zu den Neutrinos.
Diese werden definitiv abgelenkt, durch jegliches Gravitationspotential.
Woher hast Du diese Gewissheit?
Und die Durchlässigkeit von Materie für Neutrinos kann doch nicht, wie Du das tust, mit der Gravitation allein erklärt werden. Da spielt doch die Schwache WW eine entscheidende Rolle. Auch hier möchte ich wissen, auf welche Quellen Du Deine Aussagen abstützt.
Orbit
Graviton wikipedia:
Genau wie die elektromagnetische Strahlung durch die maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik beschrieben wird, ergibt sich aus den Feldgleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie die Gravitationsstrahlung.
hmm, Gravitationsstrahlung, klingt verwirrend: wird das Graviton nun direkt von der ART vorhergesagt/postuliert oder entstammt es dem Versuch, QM + ART zusammenzuführen?
Supernova 1a
10.02.2008, 17:38
Zu orbit´s erster Frage
Meine Aussagen stützen sich auf die allgemien bekannte Theorie der Wechselwirkungen (früher Kräfte oder Felder). Demnach besitzt jede Wechselwirkung eine WW-Teilchen, eine Ruheenergie, eine Reichweite, eine Kopplungsstärke und eine Reaktionszeit.
Zu zweitens
das dieses hätte sich auf die Ladung beziehen sollen. Sorry war ein Fehler meiner Seite
Zu drittens
Vgl. E-M-Kraft gleiche WW-Teilchen unterschiedliche Ladung. Auch ein Photon besitzt einen ganzzahligen Spin, weil es eben ein Eichboson und somit ein Boson ist.
Zu viertens
Ich erkläre die nahezu ungehinderte Passierung der Neutrions durch Materie keines Wegs mit der Grav. sondern mit dem Wirkungsquerschnitt. Man muss den Text schon im Zusammenhang verstehen.
Hallo elnolde,
du solltest bedenken das ein Objekt von Beginn seiner Existenz an entsprechend seiner Masse den umgebenden Raum krümmt. Somit ist die Wirkung seiner Schwerkraft sofort da wenn ein anderes Objekt in dessen Wirkungsbereich eintritt.
Gruß Mat1i
Supernova 1a
Meine Aussagen stützen sich auf die allgemien bekannte Theorie der Wechselwirkungen
Das nehme ich an; aber von 'Reaktionszeit' steht im Wiki nichts. Also hilft nur ein Link, den Du vielleicht kennst, ich aber nicht.
In Deiner zweiten, erweiterten Erkläung steckt gleich noch eine weitere Behauptung, die so nicht stimmt. Ruheenergie oder Ruhemasse besitzen nur die WW-Teilchen der Schwachen WW, Photon, Gluon und Graviton aber nicht.
Zu drittens
Vgl. E-M-Kraft gleiche WW-Teilchen unterschiedliche Ladung. Auch ein Photon besitzt einen ganzzahligen Spin, weil es eben ein Eichboson und somit ein Boson ist.
Dass Bosonen ganzzahligen Spin haben, weiss ich schon. Hier aber geht es um die Unterscheidung von ungerade-(Photon = 1) und geradezahligem Spin (Graviton = 2). Nur letzterem unterlegt man die Fähigkeit, auf gleichpolige Ladungen anziehend zu wirken.
Ich erkläre die nahezu ungehinderte Passierung der Neutrions durch Materie keines Wegs mit der Grav. sondern mit dem Wirkungsquerschnitt.
OK; aber damit sagst Du lediglich, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Neutrino mit Materie wechselwirkt praktisch Null ist. Eine 'Ablenkung' wie Du sie in Deinem vorletzten Beitrag als sicher hinstellst, ergibt sich daraus aber nicht, im Gegenteil.
Noch ein Tipp am Schluss für die Zukunft. Versuche deine Behauptungen zu belegen. Je besser Du sie belegst, desto mehr lohnt es sich zu antworten.
Und noch eine Bemerkung zu einem Teil Deines guten Rates an elnolde:
Und frage lieber nach dem warum anstelle nach dem wie. Das warum zielt nämlich besser auf eine quantitative Antwort.
Warum-Fragen sind in der Physik oft nicht beantwortbar. Physik befasst sich eher mit der Frage WIE etwas funktioniert, und über Abläufe kann sie dann auch eher quantitative Aussagen machen.
Orbit
Willkommen im Forum elnolde!
Wie habe ich mir das vorzustellen?
Genau wie du es beschrieben hast. Die ART, als klassische Theorie der Natur, hat nichts mit Gravitonen zu tun.
Die Wechselwirkung der Teilchen wurde erst in den frühen 70er Jahren mit dem Standardmodell erklärt und liefert hervorragende Vorraussagen die mit Experimenten in Einklang stehen. Der Nachweis von Gravitonen ist (wie auch des Higgs, um zwei der bekanntesten Vertreter postulierter Teilchen zu nennen) bisher nicht gelungen. Das Graviton aus der Betrachtungsweise der quantisierten Feldtheorien die für den Elektromagnetismus, der Schwachen und der Starken Kraft (3 von 4 Naturkräften) funktioniert, scheitert bisher jedoch bei der Gravitation. Es ist daher einfach eine Konsequenz, die man zieht, da man versucht alle Naturkräfte in einer Kraft zu vereinigen, was bereits teilweise gelungen ist.
Und zu den Neutrinos. Ich denke es steht außer Frage dass Neutrinos der Gravitation unterliegen. Nur ist deren Masse im besten Fall sehr klein, und ihre Geschwindigkeiten entsprechend hoch. Deshalb macht dem Neutrönchen die Gravitation kaum was aus. Schwarze Löcher (wie auch Neutronensterne) sind zudem ziemlich winzig, so dass nur wenig in ein SL hinein gelangt. Was drin ist, sollte nicht mehr rauskommen, auch Neutrinos nicht. Deren Nachweis gestaltet sich extrem schwierig. Im Fall der SN1987A in unserer Begleitgalaxie (der großen magellanischen Wolke) hat man im damals leistungsstärksten Neutrinodetektor in Japan (Kamiokande) gerade einmal 11 Neutrinos nachweisen können, obwohl unzählig viele bei einer SN produziert werden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Neutrino
http://www.weltderphysik.de/de/5132.php
http://de.wikipedia.org/wiki/Graviton
Gruß
ins#1
Nur ist deren Masse im besten Fall sehr klein, und ihre Geschwindigkeiten entsprechend hoch. Deshalb macht dem Neutrönchen die Gravitation kaum was aus.Die Masse verändert die Flugbahn in einem Gravitationsfeld nicht. Es ist egal, ob extrem leicht, wie z.B. ein Neutrino, oder schwer, wie z.B. ein Asteroid: beide haben die selbe Flugbahn.
Die Masse verändert die Flugbahn in einem Gravitationsfeld nicht.
Die Masse nicht, die Geschwindigkeit aber schon. Hier ist nicht die Rede von Keplerbahnen.
Und bei den Neutrinos spielt ohnehin die entscheidende Rolle, dass sie nicht elektromagnetisch wechselwirken, sondern der schwachen WW unterliegen.
Orbit
Hi Orbit
Klar, die Geschwindigkeit spielt natürlich eine Rolle. Wollte nur darauf hinweisen, dass die Masse der Teilchen im GravFeld nicht ausschlaggebend ist, nachdem das hier im thread bereits zum zweiten Mal aufgetaucht war.
Im Übrigen muss ich mich in dieser Diskussion im Hintergrund halten. Denn bei Quantenphysik, Farben und Spins bin ich alles andere als eine Leuchte. :o
Supernova 1a
11.02.2008, 06:28
Das ein Graviton Ruheenergie gleich Null besitzen müsste ist klar, aber auch das Photon hat eine Ruheenergie gleich Null. Dies muss ja, aufgrund der unendlichen Reichweite, so sein. Mit Wiki bin ich persönlich etwas vorsichtig. Mag sein, dass da einiges drin steht aber es gibt nichts besseres als ein gutes Buch. So unterstützt man nebenbei auch noch die Wissenschaftler, wenn man dessen Bücher kauft. Deine Bahauptung, dass die WW von Neutrinos mit Materie gleich Null ist darf man nicht so stehen lassen. Die WW bewirkt nämlich bei Supernovae erst den Ausbruch aufgund der hohen Dichten und Temperaturen der Materie.
Hi Supernova 1a,
Deine Bahauptung, dass die WW von Neutrinos mit Materie gleich Null ist darf man nicht so stehen lassen. Die WW bewirkt nämlich bei Supernovae erst den Ausbruch aufgund der hohen Dichten und Temperaturen der Materie.
Er sagte "praktisch Null", bezogen auf den von dir erwähnten Wirkungsquerschnitt. Das selbe hast du praktisch gesagt. Und gemeint damit war die äußerst geringe Wahrscheinlichkeit eines (Anti-)Neutrinoeinfangs beim Proton. Dass bei den krassen Kernprozessen einer SN viele davon entstehen ist schon klar.
Über die Sache mit dem geradezahligem Spin schaust du lieber nochmal in deine Bücher. Ob die dir weiterhelfen, ist eine andere Frage. Das Thema geht schnell über das Standardmodell hinaus.. also Vorsicht ;-)
@Orbit: "wie du mir, so ich dir..."
Gruß
ins#1
vielen Dank für Eure zahlreichen und informativen Antworten.
Also sind Gravitonen, wenn ich es richtig verstehe, ein Postulat die verschiedene Effekte und Berechnungen beschreiben können. Die krümmung des Raumes ist nachweisbar und mithin, nach der ART, die Eigenschaft der Gravitation in der RZ.
Ohne hier eine Lawine der Entrüstung lostreten zu wollen, sagt mir dann meine Vernunft das die "Information" von der ich spreche, instantan übertragen werden müsste. Hmm..es sei denn, die RZ würde auf einer anderen "Ebene" die Zeit nicht in die Länge ziehen sondern verkürzen. Weil wenn hinter dem Ereignishorizont die Zeit keine Rolle mehr spielt, dürfte dort auch die "Information" Masse keine mehr spielen. Aber in diesen Bereichen braucht man neben der Vernunft eben auch noch die Begabung. Und was das für eine Begabung ist, sehe ich ganz deutlich an der Stringtheorie, deren Mathematik sich mir nicht einmal ansatzweise erschließt.
Ich sehe schon, ich bin hier richtig ;-)
Grüße
elnolde
Nathan5111
11.02.2008, 10:21
Hallo Supernova 1a,
... schaust du lieber nochmal in deine Bücher ...
und wenn Du schon dabei bist, lass uns doch bitte Titel und Verfasser wissen, denn auch ich bin ganz wild auf Reaktionszeiten der WW in den allseits bekannten Theorien.
Gruß Nathan
@ins#1
@Orbit: "wie du mir, so ich dir..."
Danke für die Unterstützung. ;-)
@Supernova 1a
Mit Wiki bin ich persönlich etwas vorsichtig.
Das sind wir alle, und deshalb habe ich Dich um einen weiteren Link gebeten, der den Begriff der von Dir erwähnten 'Reaktionszeit' beleuchten würde. Du antwortets aber ausweichend:
aber es gibt nichts besseres als ein gutes Buch. So unterstützt man nebenbei auch noch die Wissenschaftler, wenn man dessen Bücher kauft.
und unterstreichst damit lediglich Deine hehre Signatur, anstatt einen konkreten Beitrag zu diesem Diskussionspunkt zu leisten. Ich fordere Dich deshalb zum dritten Mal auf, zu erklären, was Du unter dieser 'Reaktionszeit ' verstehst.
@elnolde
Ohne hier eine Lawine der Entrüstung lostreten zu wollen, sagt mir dann meine Vernunft das die "Information" von der ich spreche, instantan übertragen werden müsste.
Könnte es sein, dass Du Dir immer noch eine wechselwirkende Gravitationskraft vorstellst, welche den Himmelskörpern ihre Bahn weist und dass Du Dich deshalb immer noch mit dem Problem der Fernwirkung herumschlägst, das sich aus der newton'schen Beschreibung der Gravitation ergab? Nach der ART ist die Gravitationskraft eine Scheinkraft, und das von Dir angesprochene Problem stellt sich gar nicht. Ich nehme an, das war der tiefere Sinn von Mat1i's Antwort von gestern. Die Keplerbahn eines Himmelskörpers ist die Infrastruktur, welche das Raumzeitkonzept zur Verfügung stellt. Die muss nicht durch Kräfte permanent neu festgelegt werden. Es ist quasi der F1-Rundkurs, der auch dann existiert, wenn kein Formel1-Rennen abgehalten wird.
...hinter dem Ereignishorizont...dürfte dort auch die "Information" Masse keine mehr spielen.
Die Masse definiert den Radius dieses Ereignishorizontes, den Schwarzschildradius.
Ich sehe schon, ich bin hier richtig ;-)
Das freut mich.
Orbit
Könnte es sein, dass Du Dir immer noch eine wechselwirkende Gravitationskraft vorstellst, welche den Himmelskörpern ihre Bahn weist und dass Du Dich deshalb immer noch mit dem Problem der Fernwirkung herumschlägst, das sich aus der newton'schen Beschreibung der Gravitation ergab?
Orbit
Ja..., aber wie ich sehe korreliert mein Erkenntnishorizont umgekehrt proportional mit dem Schwarzschildradius bei Saggitarius:D
Aber ich glaube nun, dass ich mich von dieser Vorstellung nunmehr verabschiede. Ich versuche eben immer die Theorien in meine Vorstellung zu projezieren.
Gruß
elnolde
Supernova 1a
11.02.2008, 14:48
Für diejenigen, die nicht wissen was die Reaktionszeit bei den WW bedeuted aber dennoch über WW "bescheid" zu wissen glauben.
Die Reaktionszeit t hängt nur von der Kopplungsstärke k ab und ist von logarithmischer Natur. Sie berechnet sich nach lg t propotional zu 1/lg k oder Das Neutron stellt hier eine Ausnahme dar, da dessen Reaktonszeit (Zerfallszeti) 700s beträgt (schwache WW). "Es ist also die Zeit, die ein Teilchen benötigt um auf die Folgen der WW zu reagieren." (das war gerade ein Satz fürs bessere Verständnis)
Soll ich Euch einen Grundkurs in Wechselwirkung von Strahlung mit Materie geben.
Literaturangaben:
Der neue Kosmos von Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Albrecht Unsöld und Prof. Dr. Bodo Baschek
Astronomie in Theorie und Praxis von Dr. Erik Wischnewski
Supernova 1a
Zu einer Quellenangabe gehört ein Zitat aus dem zitierten Werk oder mindestens eine Seitenzahl. Und ganz sicher gehören keine überheblichen Nebenbemerkungen dazu.
Auch im Zusammenhang mit den drei aufgeführten Autoren nach 'Reaktionszeit' googeln bringt leider nichts.
Deine eigene Erklärung ist für mich nicht nachvollziehbar. Vielleicht würde es etwas bringen, wenn Du tatsächlich aus Deiner Sicht
einen Grundkurs in Wechselwirkung von Strahlung mit Materie geben.
und insbesondere vorrechnen würdest, wie Du auf diese 1E-19 s für den Elektromagnetismus und die 1E12 a für die Gravitation kommst.
Orbit
Soll ich Euch einen Grundkurs in Wechselwirkung von Strahlung mit Materie geben.
Ich sehe eher zwei Möglichkeiten:
1. Du nimmst dich ein bisschen zurück, beschreibst nochmal genau, was die Reaktionszeit ist, mit sinntragendem wörtlichen Zitat, wie die zugehörigen Formeln lauten, warum diese Zeit eine Eigenschaft der Wechselwirkung allein und nicht auch zusätzlicher Parameter ist, und wie du auf die von dir genannten Zahlen kommst.
oder
2. Ich antworte auf deine bisherigen Äußerungen und zerreiße sie in der Luft. Bedenke: Wie man hineinruft, schallt es zurück.
Nathan5111
11.02.2008, 17:04
Hallo zusammen,
also ich habe nichts gefunden über Reaktionszeit usw., bleibt also nur noch die Vorlesung.
Erwartungsvoll
Nathan
Hallo,
vor lauter Reaktion auf die merkwürdigen Vorstellungen des Supernova 1a habt ihr ganz vergessen die Frage zu beantworten (oder habe ich die Antwort nur übersehen):
Wie kann denn ein SL Gravitonen aussenden wenn dort nichts mehr entkommen kann? Wohl doch nicht über die Akkretionsscheibe
Das schwarze Loch muss, um gravitativ zu wirken, ebenso wenig Gravitonen aussenden, wie eine statische elektrische Ladung Photonen aussenden muss um elektrostatische Anziehung auszuüben. Nur beschleunigte Ladungen senden Photonen aus und nur beschleunigte schwarze Löcher senden Gravitationswellen aus. Dabei entstehen die Wellen weder bei der Ladung noch bei beim schwarzen Loch im Ladungs- oder Massenzentrum, sondern in dem das Objekt umgebende Feld. Die Antwort ist also: Zur gravitativen Anziehung müssen keine Gravitonen durch den Ereignishorizont entkommen.
Gruß,
Joachim
Supernova 1a
12.02.2008, 18:22
Wecheselwirkungen allgemein:
Kurze Übersicht
WW Teilchen Ruheenergie Reichweite Kpplungstärke Reaktionszeit
Grav. Graviton 0 unendlich 2*10^-39 1000 Mrd. a
superstarke X-Boson 10^15 GeV 2*10^-16fm ------ -------
schwache W0-Boson ------ ------- 5*10^-14 10^-8s
E-M Photon 0 unendlich 0,0073 10^-19s
E-schw. W/Z-Bos. 81/97 GeV 0,002 fm ------- ---------
starke Meson 140 GeV 1,4 fm 5*10^38 10^-23s
Die superstarke und elektroschwache Wechselwirkung treten nur in extremen Fällen auf. Zum Beispiel bei der Beschreibung des Urknalls. Hier versucht man mit einer vereinheitlichten Theorie alle Grundkräfte, die ja die Wechselwirkungen sind, in einer Grundkraft zu vereinen. Das ist zu einem bestimmten Teil schon gelungen. Im Abschnitt Urknall wird noch genauer darauf eingegangen. Die elektrische und magnetische Kraft wurden bereits zu Ende des 20. Jahrhunderts zur elektromagnetischen Kraft zusammengefasst. Einstein prägte den Begriff der Wechselwirkung. Er war der erste der eine Feldtheorie verwendete und die bis dahin statischen Felder wurden durch WW beschrieben. Bis jetzt hat man diese WW für alle, bis auf die Gravitationskraft, nachweisen können. Die Gravitation ist die einzige Kraft die noch mit einem statischen Feld beschrieben wird. Jedoch arbeitet man auch in weiten Teilen der Elektrodynamik mit statischen Feldern, da dies wesentlich einfacher geht. Die Kernkraft, welche ja zur starken WW gehört, erzielt auch bei statischer Betrachtung der Felder gute Ergebnisse. Das besondere bei den WW ist nun, dass hier die Kraft durch ein sogenanntes Austausch – oder Wechselwirkungsteilchen übertragen wird. Das einfachste Beispiel können wir uns in einem Atom vorstellen. Hier sind Elektronen an Protonen gebunden. Sie tauschen Photonen aus und unterliegen somit der elektromagnetischen WW. Wir können an dieser Stelle eine Brücke zur Gravitation schlagen. Die Gravitation ist, ebenso wie die elektromagnetische WW, eine WW mit unendlicher Reichweite und sagt somit ein Wechselwirkungsteilchen mit der Ruhemasse 0 voraus, wie wir es beim Photon haben. Dieses Teichen, das sogenannte Graviton, ist bis jetzt (2007) rein hypothetischer Natur aber aufgrund der Wechselwirkungstheorie erforderlich. Bei der Gravitation geht man bis jetzt davon aus, dass die Masse ein statisches Feld erzeugt. Wird dieses Feld nun bewegt, wird ein dazu senkrecht stehendes Feld (Tensorfeld) erzeugt. Bei ausreichend hoher Geschwindigkeit hofft der Astronom oder Astrophysiker ein Feld vorzufinden, welches genügend stark ist um Gravitonen bzw. Gravitationswellen zu erzeugen. Diese Geschwindigkeiten können unter anderem in Doppelsternsystem oder bei der Kontraktion von Sternen zu Schwarzen Löchern auftreten. Die Vereinheitlichung der elektromagnetischen Kraft ist aufgrund ihrer gemeinsamen Bestimmtheit gegeben. Erzeugt man einen Strom, also eine Bewegte Ladung, so erzeugt diese wiederum ein Magnetfeld um den stromführenden Leiter. Erzeugt man ein Magnetfeld und bewegt diesen relativ zu einem Leiter, so wird im Leiter ein Strom erzeugt. Man spricht, ein Magnetfeld oder ein Strom wird induziert. Das Induktionsgesetz beschreibt also, unter welchen Bedingungen eine Spannung in einer Spule oder in einem Leiter vorhanden ist. Diese Induktionsspannung entsteht durch Änderung
- der Magnetfeldstärke (Flussdichte) B, Transformatorprinzip
- der vom Feld senkrecht durchsetzten Fläche A, Generatorprinzip
-
Die Reichweitern r der WW ist durch folgende Gleichung gegeben:
r=h/m0c=hc/E0=197,33MeV/E0
E0 = Ruheenergie, m0 = Ruhemasse, r in fm
Weiter ist die Reaktionszeit t durch die folgende Gleichung gegeben:
lg t proportional 1/lg k
k = Kopplungsstärke
Die
- starke WW wird durch die Quantenchromodynamik
- schwache WW wird durch das Glashow-Weinberg-Salam-Modell
- elektromagnetische WW durch die Quantenelektrodynamik
beschrieben.
1980 hat Alan H. Guth die Grand Unified Theories veröffentlicht. Sie vereinigen die drei oberen Theorien und erlaugben folgende Folgerungen:
Das sich die Gravitation aus einem Raum-Zeit-Materie-Schaum bei einer Temperatur von T = 10^32 K und auch die superstarke WW (X-Boson) entstanden. Bei T = 10^27 K brach die SSWW in die starke WW (Gluonen, Mesonen) und in die E-schwache-WW (W/Z-Bosonen) auf. Die E-schwache-WW barch bei T = 10^15 K in die schwache WW (W-Bosonen) und in die E-M-WW (Photonen) auf. Die SSWW und die E-schwache-WW existieren Heute selbstverständlich nicht mehr. Nachweisen konnte man bisher nur die theoretische Vereinigung von E-M-WW und schwacher WW. Man konnte hierzu die entsprechenden WW-Teilchen in CERN und in DESY nachweisen. Der Nachweis des X-Bosons fehlt noch. Seit Einstein versucht man all diese Theorien zu einer Theory of everything zusammenzufügen. Deshalb entwickelte sich die M-Theorie, die ihrerseits wieder aus 5 Stringtheorien besteht. Der mathematische Aufwand dieser ST verwährt jedoch manchen Forschern den Blick auf diese. Jede dieser ST stellt einen eigenen Grenzfall dar. Sie benötigen alle jedoch 10 weiter Dimensionen und die mathematischen Calaby-Jau-Räume. Von diesen C-J-R gibt es mathematisch gesehen unedlich viele, jedoch konnte die Forschung sich auf ca. 10 000 beschränken. Wegen der umfänglichen Rechnungen suchen viele Wissenschaftler nach einer Alternative, die sie in der Quantenschleifen-Gravitation (Loop-Quantengravitation) gefunden zu haben glauben. Hier sind die wichtigsten Parameter die Plankzeit und Planklänge. Der Quantenzustand des Raumes ist hier ein "Schaum" aus Knoten und Linien, die durch Hinzunahme der Zeit zu einer Fläche werden (Spin-Schaum der Raumzeit). Die uns als kontinuierlich bekannte Raumzeit wird somit im Mikrokosmos diskret. Sie wächst in Sprüngen der Plankzeit und räumliche Bewegung ist nur in Sprüngen der Planklänge möglich. Außerdem sagt sie, dass durch die extremen Zustände des Urknalls, die Gravitation zu einer Abstoßenden Kraft wird. Sie kann die Hawking-Strahlung, die Gravitationswellen in einem flachen Kosmos und eine positive Kosmologische Konstante erklären. Weiterhin ist die dispersiver Lichtgeschwindigkeit ein Resolutium.
Danke für Deine Bemühung. Hast Dir viel Mühe gemacht; aber alles in allem kommt das, was Du hier zusammen getragen hast aus dem von Dir verpönten Wiki besser rüber.
Dass Alan Guth 1980
die Grand Unified Theories veröffentlicht
habe, lese ich hier zum ersten Mal. War es nicht einfach sein Modell eines inflationären Universums kurz nach dem Urknall?
Bringst Du da etwa Guth und GUT durcheinander?
Das Wichtigste aber:
Eine nicht belegte Behauptung (Reaktionszeiten der Grundkräfte) kann nicht damit belegt werden, indem man sie in Tabellenform wiederholt und noch ein wenig mit dem eigenen Allgemeinwissen garniert, das aber mit der Behauptung in keinem Zusammenhang steht.
Orbit
Das schwarze Loch muss, um gravitativ zu wirken, ebenso wenig Gravitonen aussenden, wie eine statische elektrische Ladung Photonen aussenden muss um elektrostatische Anziehung auszuüben. Nur beschleunigte Ladungen senden Photonen aus und nur beschleunigte schwarze Löcher senden Gravitationswellen aus. Dabei entstehen die Wellen weder bei der Ladung noch bei beim schwarzen Loch im Ladungs- oder Massenzentrum, sondern in dem das Objekt umgebende Feld. Die Antwort ist also: Zur gravitativen Anziehung müssen keine Gravitonen durch den Ereignishorizont entkommen.
Danke für die Beantwortung der Frage Joachim, das ging tatsächlich unter. Allerdings verstehe ich deine Antwort nicht so ganz, was am mangelnden Verständnis der Begriffe "statische elektrische Ladung" und "beschleunigte Ladungen" liegen dürfte. Ich bekomme die Brücke vom elektrischen Feld zum gekrümmten Raum nicht aufgeschlagen. :o
Weil Supernova 1a nun geantwortet hat, bevor ich meinen inhaltlich ähnlichen Beitrag zuende gebracht hatte, zitiere ich mich ausnahmsweise selbst.
Wie mir auch hier wieder aufgefallen ist, kommen immer wieder Missverständnisse bei der Beschreibung von solchen Vorgängen auf, weil gedanklich unterschiedliche Modelle herangezogen werden, oder zwischen diesen nicht unterschieden wird.
Meiner Erfahrung nach tut man sich keinen Gefallen wenn man sich zu sehr auf Teilchen fixiert. Man ist mit der klassischen Vorstellung von Feldern, auf denen sich Wellen wie auf einer Wasseroberfläche ausbreiten, besser beraten.
Der (quantisierte) Teilchencharakter kommt dann erst bei kleinsten Skalen zum Tragen. Dort wo ein Wellenberg ist, ist die Wahrscheinlichkeit für den Aufenthalt eines Teilchens groß, dort wo das Wellental ist, ist sie klein. Soetwas wie ein Teilchen oder den Ort eines Teilchens, gibt es aber in Wirklichkeit nicht. Nur dadurch dass man ein Teilchen misst, zwingt man es in einen diskreten Zustand, der vor der Messung jedoch nicht vorlag. In makroskopischen Objekten geschieht diese dauernde Messung (WW) quasi von selbst (Dekohärenz).
Aber genug abgeschweift. Tut bei der Gravitation ja (noch) nichts zur Sache. Braucht man dort überhaupt eine Quantisierung? Welche Probleme löst sie dort eigentlich? Beim schwarzen Loch würde man der Singularität entkommen und bei der theoretischen Beschreibung des Urknalls in Bereiche unterhalb der Plancklänge vordringen (Alter >= Planckzeit), korrekt? Sehr spezielle Probleme.
@Supernova 1a:
Bitte gehe noch einmal auf die Reaktionszeit ein, ich verstehe sie nicht. Den einzigen Zusammenhang den ich mit einer Reaktionszeit in Verbindung bringen könnte ist die Zeit, die Photonen brauchen um vom Sonneninneren bis an die Oberfläche zu kommen. Also dass es sich dabei um einen kummulativen Effekt handelt, der durch die ständige Streuung zusammen kommt, sofern die Wegstrecke für diese (lange) Zeit nicht ausreichend ist.
Gruß
ins#1
Hi SN1a,
fast hätte ich dich für einen anderen gehalten, aber du scheinst wirklich ein Erstaccount zu sein.
Dein Beitrag ist eine erstaunliche Ansammlung von Wahrheiten, Halbwahrheiten, Spekulationen und Irrtümern. Ich möchte nicht Punkt für Punkt darauf eingehen, ich hoffe dass das nicht erforderlich ist. Ich mache dich aber auf ein paar Grundsätze wissenschaftlichen Arbeitens aufmerksam, die die Diskussion ungemein erleichtern:
1. Zitate: sind hervorzuheben und mit exakter Quelle zu versehen, damit man nachschauen könnte, wenn man wollte. Sie sind nicht mit eigenem Gedankengut zu vermischen. Im vorliegenden Fall hast du offensichtlich Unverstandenes abgeschrieben, aber mittendrin stehen derartige Kracher, dass das sicher nicht auf eine auch nur halbwegs seriöse Quelle zurückzuführen ist. So geht's nicht, keiner kann Fiktion von Wirklichkeit trennen.
2. Gleichungen: Sollen sinntragend eingebracht werden und in sich verständlich sein. Gegenbeispiel:
r=h/m0c=hc/E0=197,33MeV/E0
Die ersten zwei Gleichhetszeichen spiegeln noch schön das Yukawa-Potential wider, wenn auch h statt hquer steht. Das letzte = braucht viel Google, bis man erkennt, dass das einheitenlose Ergebnis als Femtometer zu deuten ist. Furchtbar, und definitiv unverstanden abgeschrieben.
Ähnliches vermute ich für
lg t proportional 1/lg k
Du kannst gar nicht wissen, was du da schreibst, sonst könntest du es nicht schreiben. Da ist mit Sicherheit wieder irgendsoeine Konvention drin, die keiner kennt. lg(t) ist vollkommen unwissenschaftlich, sowas schreiben nur absolute Laien und Ingenieure. Und vom Sinn wären wir auch mit einer funktionierenden Gleichung noch weit entfernt, weil keiner weiß, was diese Reaktionszeit sein soll. Ich tippe auf die Lebensdauer bestimmter Teilchen, aber die ist keine reine Eigenschaft der zerfallsvermittelnden Wechselwirkung.
3. Realität und Wirklichkeit: X-Bosonen sind schön, aber hypothetische Teilchen mit hypothetischen Eigenschaften, die sich von einer Hypothese zur anderen unterscheiden und noch dazu vielleicht gar nicht existieren. Photonen gibt's aber vermutlich. Beides unkommentiert in inen Topf zu werfen geht auch nicht. Da muss eine Ansage her, ob du gerade spekulierst oder Fakten wiedergibst. Ich nehme zu deinen Gunsten an, dass du den Unterschied nicht kennst.
Dass ich den Rest nicht zerrissen habe, heißt nicht, dass ich übereinstimme. Das wird mir bloß zu lang.
Nathan5111
12.02.2008, 23:56
Hallo SN1a,
ich schließe mich im Großen und Ganzen meinem Vorredner an.
Ich sah ein grammatikalisches Problem: Du sagtest, 'Es ist so!', hättest Du gesagt, 'Es besteht die geringe Möglichkeit, dass es eventuell so sein könnte.', wäre keine Aggression aufgekommen. Du solltest m.E. die angesprochenen Theorien besser in ihrem momentanen Stellenwert in der Physikergemeinde einordnen, alle von Dir als 'allseits bekannte' Theorien sind nach wie vor hoch spekulativ. (Siehe 'Spektrum der Wissenschaft 2/2008')
Ich finde, es gibt eine Basis, weiter zu diskutieren.
Gruß Nathan
@Ich: SN1a war auch mein Favorit, Standardkerze war mir ebenso wie das Original auch zu lang!
Nathan 5111
Ich finde, es gibt eine Basis, weiter zu diskutieren.
Und worüber soll noch diskutiert werden? Doch wohl nicht über elementarkräftespezifische Reaktionszeiten? Die gibt es definitiv nicht. Daran wird auch SN1A, der nun zum vierten Mal ausgewichen ist, nichts ändern.
Und die drei Fragen von elnolde sind beantwortet. OK, vielleicht hat er weitere Fragen zum Thema; aber der Nebenschauplatz, den die gut gemeinte, aber nicht unbedingt gute Antwort von SN1A eröffnet hat, kann nun geschlossen werden. Findest Du nicht?
Orbit
Hallo ins#1,
Danke für die Beantwortung der Frage Joachim, das ging tatsächlich unter. Allerdings verstehe ich deine Antwort nicht so ganz, was am mangelnden Verständnis der Begriffe "statische elektrische Ladung" und "beschleunigte Ladungen" liegen dürfte. Ich bekomme die Brücke vom elektrischen Feld zum gekrümmten Raum nicht aufgeschlagen.
Dann versuche ich es halt nochmal zu erklären. Im Prinzip stehe ich auf dem gleichen Standpunkt wie du:
Meiner Erfahrung nach tut man sich keinen Gefallen wenn man sich zu sehr auf Teilchen fixiert. Man ist mit der klassischen Vorstellung von Feldern, auf denen sich Wellen wie auf einer Wasseroberfläche ausbreiten, besser beraten.
Gehen wir also zwei Schritte zurück:
1) Die Wirkung einer statischen elektrischen Ladung lässt sich sehr gut als Kraftfeld beschreiben. Die Ladung sitzt in der Mitte und erzeugt ein Kraftfeld, dass sich einfach mit 1/r^2 in den Raum abschwächt.
2) Eine Probeladung, das durch dieses Feld fliegt, braucht nichts von der Position und Stärke der elektrischen Ladung wissen, es wird lokal im Kraftfeld beschleunigt und erzeugt dabei eine Störung des elektrischen Feldes, die sich dann mit Lichtgeschwindigkeit im Feld ausbreitet. Diese Störung kann sich unbegrenzt ausbreiten und kommt bei einem Beobachter irgendwann als Synchrotronstrahlung an.
3) Erst wenn die Probeladung sehr klein wird, ist der ganze Prozess quantisiert zu betrachten und man wird mit virtuellen und realen Photonen arbeiten. Dann wird man also den Prozess als Bremsstrahlung beschreiben, bei der das Probeteilchen ein virtuelles Photon mit der Zentralladung austauscht und dabei ein reales Photon erzeugt.
Diese Sichtweise lässt sich beinahe 1:1 auf die Gravitation übertragen. Die Schwarzschildlösung ist ja eine Lösung des massefreien Raumes. Wir können damit also nur sehr kleine Probemassen im Feld einer großen Zentralmasse beschreiben. Die große Zentralmasse erzeugt ein Feld, das wir in der ART sogar mit einer Raumverzerrung (Krümmung) gleichsetzen können (so eine anschauliche Erklärung gibt es für das elektrische Feld nicht). In diesem Feld kann eine Probeladung einfach aufgrund der lokalen Raumkrümmung abgelenkt werden. Hierzu muss nichts aus dem Ereignishorizont kommen, es ist eine ganz klassische lokale Feldtheorie. Und die Probeladung wird auch hier wieder selbst eine geringe Änderung des Feldes erzeugen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit auf das Loch zu aber auch in andere Richtungen ausbreitet.
Erst in einem weiteren Schritt würde man diesen Vorgang quantisieren und dann vom Austausch eines virtuellen Gravitons mit dem schw. Loch und Erzeugung eines realen Gravitons durch die Probemasse sprechen. Aber hier sieht man schon: Das reale Graviton entsteht eh außerhalb des Horizontes und das virtuelle ist nichts anderes als die quantisierte Repräsentation der statischen Raumkrümmung.
Gruß,
Joachim
Ja..vielen Dank nun habe ich es ansatzweise kapiert:
Die Gravitation ist in Makroskopischen Maßstäben auf die Geometrie des Raumes zurückzuführen, die aufgrund der "Menge" an Wechselwirkenden Teilchen verändert wird.
Im Mikroskopischen Maßstab ist das Graviton ein postulat um die Effekte der schwachen WW zu beschreiben aber nicht ein zwingend benötigter Bestandteil der allgemein anerkanten Theorien über den Makrokosmos um die Anziehung von Himmelkörpern zu beschreiben. Deswegen sprach man von "nicht quantisierter" AR.
Also by by meine Vorstellung vom Dialog der Milchstraße mit dem Rest der lokalen Gruppe. Es wäre zu hoffen geblieben dass deren Forumsbeiträge...naja lassen wir das, ob das selbstähnlichkeitsprinzip soweit ginge? ;-)
Jetzt erkenne ich auch warum die GUT her muss: Der Quantenphysiker betrachtet ein Teilchen und dort versagt die RT. Der Astronom beschäftigt sich mit mit der RT und dort versagt die Quantenphysik. Also auf der einen Seite die Qualität, auf der Anderen die Quantität. GUT GUT
Gruß
elnolde
Danke, Joachim, für die ausführliche Erklärung. Jetzt hast du mich glatt wieder auf ein "Problem" aufmerksam gemacht, was ich schon als Kind hatte - wie funktioniert ein Magnet und wieso verbraucht sich seine Energie nicht. Aber zu off-topic.
Im Mikroskopischen Maßstab ist das Graviton ein postulat um die Effekte der schwachen WW zu beschreiben [...]
Genau, ich glaube darauf bin ich schon mal gestoßen. Hast du zufällig eine Quelle dazu parat? Danke.
Jetzt erkenne ich auch warum die GUT her muss: Der Quantenphysiker betrachtet ein Teilchen und dort versagt die RT. Der Astronom beschäftigt sich mit mit der RT und dort versagt die Quantenphysik. Also auf der einen Seite die Qualität, auf der Anderen die Quantität. GUT GUT
Ein nobler Grund ;). Okay, den Physiker mag nicht stören wieso er keine Antwort auf's warum gibt, aber was für ein Problem seine Theorie löst, oder welche überprüfbare Vorraussage sie aufwirft, hat ihn zu interessieren. Und diverse Probleme, die nach einer Lösung riefen, hat die Quantenmechanik sehr wohl gelöst.
Diese Probleme sind mir bei der Gravitation nicht ersichtlich, da sie sehr Abstrakt zu sein scheinen. Vielleicht zu tief in der Mathematik verstrickt um mir als Laien offensichtlich zu sein. Über Wikipedia zum Graviton (http://de.wikipedia.org/wiki/Graviton)
Alle Versuche einer renormierbaren (http://de.wikipedia.org/wiki/Renormierung) Quantenfeldtheorie (http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenfeldtheorie) der Gravitation sind gescheitert; die Ultraviolettdivergenzen (http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettkatastrophe) der Theorien ließen sich nicht beseitigen
bin ich etwas verdutzt. Ich dachte genau dieses Problem (der Ultraviolettkatastrophe) wäre durch die QM gelöst. Der Photoelektrische Effekt (http://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt#Geschichte), wie auch die Spektrallinien (http://de.wikipedia.org/wiki/Spektrallinien#Spektren_und_Quantenmechanik) sind weitere Beispiele, die zur Lösung nach der Quantenmechanik verlangten. Und diese Beispiele betreffen nur den Elektromagnetismus, der neben der Gravitation wohl allgegenwärtigsten aller Naturkräfte.
Nicht zuletzt dank elnolde's erstem Satz, kann ich mir nun einen Grund für die QG dazu schreiben.
Die Gravitation ist in Makroskopischen Maßstäben auf die Geometrie des Raumes zurückzuführen, die aufgrund der "Menge" an Wechselwirkenden Teilchen verändert wird.
Die Menge macht's! Wenn ich mir einzelne Elementarteilchen unter Berücksichtigung der Quantenmechanik (http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenmechanik) betrachte, muss ich konsequenterweise auch die Gravitation quantisieren. Da mich die Mathematik im Grunde nicht so interessiert, überlasse ich das gerne den Profis :D
Gruß
ins#1
Nathan5111
14.02.2008, 01:06
Hallo Orbit,
Und worüber soll noch diskutiert werden?
Für diesen Thread gebe ich Dir recht, ich hatte jedoch mit einer bestimmten Reaktion von SN1a gerechnet, da ich nach seinem ersten Post erst einmal Informationen über ihn im Forum und dem Rest der Welt gesucht habe.
Für mich ist die Bandbreite zwischen Wissen und Müll bei ihm noch zu groß, ich habe noch keine 'Schublade' gefunden.
Gruß Nathan
FrankSpecht
14.02.2008, 01:26
Moin ins#1
Danke, Joachim, für die ausführliche Erklärung. Jetzt hast du mich glatt wieder auf ein "Problem" aufmerksam gemacht, was ich schon als Kind hatte - wie funktioniert ein Magnet und wieso verbraucht sich seine Energie nicht. Aber zu off-topic.
Die Frage finde ich genauso gut wie ihre Antwort, die ich aber auch nicht kenne.
Vielleicht dazu ein neuer Thread?
Ich mach' das mal...
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