Informationsverlust in einem SL

elnolde

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Hallo Forum,

in verschiedener Literatur kann man lesen, dass es den Astrophysikern Kopfzerbrechen bereitet, was es denn mit der Vernichtung von "Information" und der Singularität auf sich hätte.

Was genau ist denn hierbei mit "Information" gemeint? Von welchem Informationsverlust ist denn hier die Rede? Meint man damit die Information, Teilchen auf dem Weg zum EH hat Info über Masse und Impuls und wird innerhalb des Horizonts aufgelöst?

Beste Grüße

elnolde
 

elnolde

Registriertes Mitglied
Hallo Freunde der Nacht;)

ich wollte meine Frage nur nochmals in Erinnerung rufen. Ich konnte Information über die vernichtete "Information" bisher nicht aus meiner Literatur herauslesen.

Kann mir jemand etwas über diese Natur der Information sagen oder einen Link zum Besten geben?

Grüße

elnolde
 

DrShmurge

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Ein Beispiel: Licht besteht aus Lichtteilchen, die in Lichtquanten verpackt sind, um diese Lichtteilchen zu trennen und einzeln zu analysieren, bräuchte man soviel Energie auf so einem kleinem Raum, dass ein Schwarzes Loch entstehen und wiederrum die ganze Information in seiner Singularität festhalten würde. ;)

Information ist das was man über diese Teilchen erfahren könnte, Masse - Energie, vielleicht auch den Spin.
 
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jonas

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@DrShmurge
Lichtteilchen bestehen laut Standardmodell aus Photonen. Photonen sind Bosonen und damit eine andere Teilchenklasse als Quarks.

Laut Wikipedia tragen Quarks einen Spin von 1/2, Photonen sind Spin-1 Teilchen.

Photonen sind elementar und können nicht weiter zerlegt werden. Daher ist mir dieser Satz:
um diese Lichtteilchen zu trennen und einzeln zu analysieren, bräuchte man soviel Energie auf so einem kleinem Raum, dass ein Schwarzes Loch entstehen und wiederrum die ganze Information in seiner Singularität festhalten würde.
vollkommen unverständlich.
 

DrShmurge

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Meinte aus Lichtquanten, nicht aus Lichtquarks.
Habe mich vertippt. Lichtquanten = Photonen.

Dieses Zitat habe ich übrigens aus "Verborgene Universen" von Lisa Randall. Professorin für theoretische Physik an der Harward Universität.

Photonen sind elementar und können nicht weiter zerlegt werden.
Derzeit stimmt das, doch auch früher hat man angenommen das man Atome nicht zerlegen kann, dann hat man die Elektronen, Protonen und Neutronen entdeckt, wieder später hat man entdeckt, dass Protonen und Neutronen wiederrum aus Quarks bestehen. Und ich weiß, dass es kein gutes Argument ist, aber darum geht es mir nicht.

Übrigens habe ich mir vorgenommen, die Bücher nochmals durch zu lesen, denn sie sind es wert ein zweites Mal gelesen zu werden. Wenn ich es finde kann ich ja ein Bild davon machen.
 

jonas

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doch auch früher hat man angenommen das man Atome nicht zerlegen kann
Streng genommen ist das nicht richtig. Die Griechen haben mit "Atomos" das bezeichnet, was nicht mehr weiter geteilt werden kann, das "Unteilbare".

Vor der Physik hat die Chemie das Atom (nach heutiger lesart) als das elementare Teilchen erkannt, da für die Chemie die Atome die relevanten Bausteine sind. Und das hat sich eben historisch als Begrifflichkeit für diese Objekte erhalten. Nach der griechischen Definition wären die Atome heute die Bosonen und Quarks, denen die Strings den Rang des "Unteilbaren" gerade versuchen streitig zu machen.

Gut, ich sehe ein, das ist akademische Haarspalterei :D
 

DrShmurge

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Streng genommen ist das nicht richtig. Die Griechen haben mit "Atomos" das bezeichnet, was nicht mehr weiter geteilt werden kann, das "Unteilbare".

Vor der Physik hat die Chemie das Atom (nach heutiger lesart) als das elementare Teilchen erkannt, da für die Chemie die Atome die relevanten Bausteine sind. Und das hat sich eben historisch als Begrifflichkeit für diese Objekte erhalten. Nach der griechischen Definition wären die Atome heute die Bosonen und Quarks, denen die Strings den Rang des "Unteilbaren" gerade versuchen streitig zu machen.

Gut, ich sehe ein, das ist akademische Haarspalterei :D

Ja, die Strings, die habe ich ja ganz vergessen, vielleicht wird man irgendwann noch etwas "kleineres" finden...
 
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elnolde

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Danke erstmal,

bin jetzt eine Woche lang weg...Ihr kommt ja sicherlich ohne mich klar;)

Beste Grüße

elnolde
 

DrShmurge

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Schön, dass Du alles, was 10 Minuten vor Dir gesagt wurde, als Zitat verwendest.

Ohne Gruß
Nathan

Verstehe nicht, kannst du es mir bitte erläutern?

@jonas: Das mit den Lichtquanten war sicherlich nicht das beste Beispiel. Man kann es aber an den Quarks vorführen. Zum Beispiel an den Up- und Down-Quarks in einem Proton. Diese werden ja durch die starke Wechselwirkung zusammengehalten. Habe gelesen, dass die schwache Wechselwirkung nur der Ausläufer der starken Kernkraft sei. Durch diese schwache Wechselwirkung werden ja die Protonen trotz ihre gegenseitigen positiven Abstoßung zusammengehalten.

Nun, um diese Quakrs von einander zu trennen bräuchte man soviel Energie auf solch einem kleinem Raum, dass man ein Schwarzes Loch erschaffen würde.

mfg
DrShmurge
 

jonas

Registriertes Mitglied
Nun, um diese Quakrs von einander zu trennen bräuchte man soviel Energie auf solch einem kleinem Raum, dass man ein Schwarzes Loch erschaffen würde.
Wie kommst Du auf diesen Gedanken? Wurde denn, als die Quarks entdeckt wurden, in dem Beschleuniger ein schwarzes Loch erschaffen? Wohl kaum ;)
 

Orbit

Registriertes Mitglied
DrShmurge
Habe gelesen, dass die schwache Wechselwirkung nur der Ausläufer der starken Kernkraft sei.
Verwechselst Du hier nicht 'Kernkraft' mit der schwachen WW?
Dass die Kernbindungsenergie als eine Art Restenergie der starken WW beschrieben werden kann, habe ich nicht nur gelesen, sondern das wurde in diesem Forum auch schon einmal mit Joachim diskutiert:
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?p=28119#post28119

Orbit
 

Nathan5111

Registriertes Mitglied
Verstehe nicht, kannst du es mir bitte erläutern?

Sehr gerne,

in Post 7 zitierst Du um 21:09 Uhr einen Satz von jonas und kommentierst ihn.
In Post 8 zitiert jonas um 21:17 Uhr einen Satz von Dir und kommentiert ihn.
So macht das Zitieren Sinn.
In Post 9 aber zitierst Du um 21:27 alles, was jonas vor 10 Minuten gesagt hat und schreibst einen Satz dazu.
So macht zitieren nicht einmal Sinn, wenn Wochen dazwischen lagen.

Klar genug?
Nathan
 

ins#1

Registriertes Mitglied
@Nathan5111: ein Hinweis auf die entsprechende Forenregel Nr. #8 hätte es auch getan.

@Jonas:
Quarks sind nur postulierte Teilchen die als freies Teilchen nicht vorkommen. Deshalb auch kein Nachweis derer in Beschleunigern. Zwar habe ich noch nicht gehört, dass, wie von DrShmurge geschrieben, soviel Energie auf so kleinem Raum gebracht werden müsste dass ein SL entstünde, wenn man freie Quarks erzeugen möchte, jedoch vermute ich da einen starken Zusammenhang mit der Hoffnung vieler (String?)-Theoretiker auf Mini-SL am LHC. Lange bevor man genug Energie auf kleinstem Raum zusammenbringt, die nötig wäre zwei Quarks voneinander zu trennen, erzeugt man andere Elementarteilchen.

@DrShmurge:
Habe gelesen, dass die schwache Wechselwirkung nur der Ausläufer der starken Kernkraft sei. Durch diese schwache Wechselwirkung werden ja die Protonen trotz ihre gegenseitigen positiven Abstoßung zusammengehalten.

kenne ich so ähnlich ebenfalls. Dazu gleich noch was. Könntest du das ausführlicher erklären?

@Orbit:
gut dass Du den Beitrag nochmal rausgeholt hast. Ein paar Beiträge darüber (post #31) schrieb Joachim
Das wird nicht so einfach. Wie Patrick schon schrieb ist hier die starke Wechselwirkung entscheidend. Die wird klassisch durch den Austausch von Pionen vermittelt.

Zu diesem Zeitpunkt war mir noch nicht mal klar, was Pionen überhaupt sind (ausser dass sie aus einem Quark/Antiquark bestehen). Ich frage mich, was er mit einem "klassischen Austausch" genau gemeint hat. Ich habe von folgender Betrachtung gehört (ist mit Vorsicht zu genießen da ich mir alles andere als sicher über deren Richtigkeit bin):
Die Protonen und Neutronen innerhalb eines Atomkerns, welche jeweils selbst durch die Gluonen der Farbkraft zusammengehalten werden, erzeugen beim "umeinanderschwirren" Pionen, die sie sich gegenseitig zuwerfen. Diese entstehen deshalb, weil die (starke) Farbkraft mit größerer Entfernung der einzelnen Hadronkonstituenten (Kernbausteine) stark zunimmt - wie ein zähes Gummiband eben. Dass die einzelnen Hadronen im Nukleon zusammenhalten wird nun dadurch erreicht dass sich die Protonen und Neutronen gegenseitig Pionen zuwerfen und dabei selbst ihren Zustand von Proton zu Neutron wechseln. Wenn das so stimmt, dann ist der Vorgang ein ganz anderer, als der des freien Betazerfalls (oder des umgekehrten Prozesses, dem Elektroneneinfang), da ja überhaupt keine Elektronen beteiligt sind. Ich vermute aber dass es sich rein um virtuelle Teilchen handelt, da innerhalb des sehr kleinen Nukleons genug Unschärfe für diese Prozesse zur Verfügung steht. Auch wenn man sich dieses Durcheinander irgendwie "klassisch" vorstellen kann, so ist es mit den virtuellen Teilchen aber bereits Quantenmechanisch unscharf.

Edit: und genau da kommt vermutlich die schwache Kraft ins Spiel. Bei der Pion/Hadron Wechselwirkung (also am einzelnen Proton oder Neutron im Nukleon) findet dann über ein W/Z-Boson ein Austausch von Energie statt.

Ist zwar alles nicht ganz auf's topic bezogen, aber dürfte kein Problem für elnolde sein, denke ich. Bitte korrigiert mich oder erzählt eure Sicht der Dinge.

Gruß
ins#1
 
Zuletzt bearbeitet:

Joachim

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Hallo DrShmurge, hallo ins#1, hallo zusammen,

Habe gelesen, dass die schwache Wechselwirkung nur der Ausläufer der starken Kernkraft sei. Durch diese schwache Wechselwirkung werden ja die Protonen trotz ihre gegenseitigen positiven Abstoßung zusammengehalten.

Das stimmt so nicht. Die Protonen werden trotz ihrer gegenseitigen Abstoßung durch die Restkraft der starken Wechselwirkung zusammengehalten. Die Quarks innerhalb eines Protons (oder Neutrons) können den Verband nicht verlassen. Durch Streuexperimente findet man, dass sich in einem Heliumatoms beispielsweise wirklich zwei Protonen und zwei Neutronen befinden und nicht etwa 6 Up-Quarks und 6 Down-Quarks durcheinander. Also ziehen sich je zwei Up- und ein Down-Quark durch Gluonen-Wechselwirkung so stark an, dass sie ein abgeschlossenes Proton ergeben. Dieses Proton ist nach außen Farbneutral. Warum sollte es also ein benachbartes Proton anziehen?

Die antwort ist: Durch eine Art starke van-der-Waals-Bindung. benachbarte Protonen oder Neutronen ziehen einander an, weil sie "spüren", dass der Nachbar eben nicht gleichmäßig farblos ist, sondern gewisse Farbladungen hat. Dieses Restfeld der starken Kernkraft kann nun in erster Näherung als Austausch von Pionen verstanden werden. Pionen tragen genau ein Quark und ein Antiquark des Typs Up und/oder Down. Und sie tragen jeweils Ladung und Anti-Ladung, so dass sie farbneutral sind und so das Teilchen verlassen können. Der Austausch von Pionen macht also genau das, was man von der anziehenden Restkraft erwartet: Er lässt die Farbneutralität der Protonen und Neutronen intakt. Er kann durch neutrale Pionen zwischen Protonen und Neutronen je untereinander, aber auch durch geladenen Pionen zwischen je einem Proton und einem Neutron vermitteln. Und zu guter letzt ist seine Reichweite wegen der begrenzten Lebensdauer von Pionen kurz.

Diese Restkraft durch Pionen darf man aber nicht mit der schwachen Wechselwirkung verwechseln. Sie ist immer noch stärker als die elektrische Abstoßung, also sehr stark. Die schwache Wechselwirkung wird nicht durch Pionen, sondern durch W- und Z-Bosonen vermittelt. Sie ist schwächer als die elektrische Kraft und bewirkt Umwandlungen von Quarks und von Elektronen in Neutrinos und umgekehrt.

Gruß,
Joachim
 
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Orbit

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ins#1
Dass die einzelnen Nukleonen im Atomkern zusammenhalten wird nun
dadurch erreicht dass sich die Protonen und Neutronen gegenseitig Pionen zuwerfen und dabei selbst ihren Zustand von Proton zu Neutron wechseln. Wenn das so stimmt,...
C.N. Yang und Robert L. Mills stellten sich das in ihrer Theorie von 1954 so vor, und nannten es globalen Isospin. Daraus folgte, dass Proton und Neutron zwei Erscheinungsformen quantenmechanischer Prozesse sind, die sich nur in der Abfolge ihres Tarnsformationsprozesses unterscheiden (nicht abelsche Theorie). Weil aber die Protonen- und Neutronenzahl in den meisten Atomen nicht symmetrisch ist, muss diese globale Isospin-Symmetrie lokal gebrochen sein. Die ursprüngliche Yang-Mills-Theorie wurde deshalb zu einer Theorie mit lokalem Isospin weiter entwickelt. Der Higgs-Mechanismus ermöglicht den lokalen Isospin. Danach kann die Abfolge de Symmetrie-Transormation so sein, dass sich ein Proton innerhalb des globalen Isospins das Proton bleibt oder das Neutron ein Neutron.

Orbit
P.S. Warum Joachim von "klassischem Austausch" sprach, ist mir auch nicht klar.
 

Joachim

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P.S. Warum Joachim von "klassischem Austausch" sprach, ist mir auch nicht klar.

Weil dieser Ansatz schon 1935 von Hideki Yukawa publiziert wurde. Ich weiß, das war eine schlechte Wortwahl, weil klassisch oft als Gegenteil von quantenmechanisch verwendet wird. Tschuldigung.

Gruß,
Joachim
 

ins#1

Registriertes Mitglied
Warum sollte es also ein benachbartes Photon anziehen?
Du meinst natürlich Proton.

Danke erstmal, ich glaube mir ging soeben ein Lichtlein auf, zumindest glimmen tut's schon.
Wenn ich Dich richtig verstehe, trifft meine Beschreibung also einigermaßen zu. Bitte gehe noch auf folgendes ein:

Die Pionen, die als Restkraft der Farbkraft entstehen, erscheinen nur virtuell (schliesslich sind sie stets aus Quark-/Antiquark zusammengesetzt) - das heißt, innerhalb eines Heliumatoms beispielsweise, sind sie nicht als reales Teilchen zu betrachten. Dennoch ist diese Form der Bindung der Hadronen untereinander nur ein Tropfen auf den heissen Stein - den Löwenanteil macht die Farbkraft an sich aus.
Was ist mit der Umwandlung von Proton zu Neutron (und umgekehrt), letztlich durch das schwach-WW Pion verursacht - gibt es die, oder nicht? Ist vielleicht nur der Zustand der Hadronen innerhalb eines Nukleons überlagert?

Gruß
ins#1
 
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