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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : kleinstes Element



Mathias
31.03.2008, 21:09
Weiss jemmand das pure Gegenteil des Universums.

Was ist das kleinste Element, das je endeckt wurde. Das kleinste mir bekannte sind die Atome, aber irgendwie kann man diese ja auch noch zerlegen.

Orbit
31.03.2008, 21:30
Die 92 natürlichen und mittlerweile 23 künstlich hergestellten Elemente findest Du hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Periodic_table_%28german%29_4.svg
Das leichteste ist das Wasserstoffatom.
Dass das Atom aber nicht das kleinste Elementarteilchen ist, weiss man seit über 100 Jahren, als Rutherford den Atomkern entdeckte, der ca. 40'000 mal kleiner ist. Dann hat man heraus gefunden, dass es im Kern Protonen und Neutronen gibt. Und seit etwa 40 Jahren kennt man noch kleinere Teilchen, die Quarks, von denen immer drei ein Proton oder ein Neutron bilden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Quark_%28Physik%29
Orbit

Mathias
31.03.2008, 21:58
Stimmt, von Quarks habe ich auch mal gelesen, nur der Namen ist mir nicht mehr in den Sinn gekommen.

Aber etwas kleineres hat man nicht mehr endeck, oder täusche ich mich da ?

mac
31.03.2008, 22:02
Hallo Mathias,

Elektronen werden derzeit mit maximal 10^-19 m angenommen.

Siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Elektron

Herzliche Grüße

MAC

Orbit
31.03.2008, 22:22
Mathias
Mit dem Begriff 'Elemente' hast Du mich auf eine bestimmt Fährte gelockt. Mac erwähnt nun die Elektronen, die man noch vor dem Atomkern, den Protonen und den Neutronen entdeckt hat, und die noch viel kleiner sein sollen. Damit stellt sich auch die Frage ein, welchen Sinn es macht, nach der Grösse von Elementarteilchen zu fragen. Nach der Quantentheorie sind eh alles Punktteilchen, Teilchen also mit der Grösse Null. Insofern ist der 'klassische Elektronenradius', den mac da ins Spiel bringt, eher von akademischem Wert.
Orbit

pauli
31.03.2008, 22:29
die Planck-Skala (http://de.wikipedia.org/wiki/Planck-L%C3%A4nge) ist dazu vlt. noch interessant (auch Planck-Einheiten (http://de.wikipedia.org/wiki/Planck%27sche_Einheiten#Definitionen))

Orbit
31.03.2008, 22:37
Pauli
Ja, schon; aber die QT sieht auch in einem Teilchen mit der Wellenlänge 1,616E-35 m und der Masse von 2,18 Hunderttaustenstel Gramm ein Punktteilchen.
Orbit

mac
31.03.2008, 23:38
Hallo Orbit,


Insofern ist der 'klassische Elektronenradius', den mac da ins Spiel bringt, eher von akademischem Wert.der klassische Elektronenradius ist 4 Größenordnungen größer. http://de.wikipedia.org/wiki/Klassischer_Elektronenradius

Und was Mathias damit will, weiß ich auch nicht, aber die Vorstellung von Punkten im Raum, die mehr sind als nur eine Ortsangabe, löst bei mir Unbehagen aus. Sowohl physikalisch, als auch rechentechnisch. ;)

Herzliche Grüße

MAC

ralfkannenberg
31.03.2008, 23:42
Hallo zusammen,

ich hätte gemeint, die elektronischen Neutrinos wären noch ein bisschen "kleiner", was auch immer in diesem Zusammenhang "kleiner" bedeuten soll.


Freundliche Grüsse, Ralf

Klaus
31.03.2008, 23:58
Elektronen werden derzeit mit maximal 10^-19 m angenommen.

Hallo Mac, ich schätze die Angabe dürfte sich wohl nur auf die Maximalgröße eines hypothetischen zentralen Teilchen des Elektrons beziehen, welches aber als solches nicht mal existieren muß.
Die elektrische Feldenergie wächst reziprok zum Radius der Kugeloberfläche, von welcher das elektrische Feld ausgeht. Der klassische Elektronenradius kann da wohl nicht weit unterschritten werden, da bei einer Ladungsverteilung der gesamten Elektronenladung an selbigem schon die Hälfte der Masse (bzw. Energie) des Elektrons im elektrischen Feld steckt.

mac
01.04.2008, 09:08
Hallo Ralf,


ich hätte gemeint, die elektronischen Neutrinos wären noch ein bisschen "kleiner", was auch immer in diesem Zusammenhang "kleiner" bedeuten soll.Nach den Wahrscheinlichkeiten eines ‚Treffers‘ durch ein Neutrino, hast Du sicher recht. Auch @Klaus: Die 10^-19 m beim Elektron sind auch bestimmt nicht im Zusammenhang mit dem elektrischen Feld zu sehen, denke ich. Es hat Masse, rund 1/1800 der Protonenmasse. Was ist Masse? Muß die Quelle des elektrischen Feldes die selbe Ausdehnung haben, wie die Quelle der Masse?

Wenn ein Neutrino ‚trifft‘, womit trifft es dann? Offensichtlich kann es durch ein Proton genau so ungehindert hindurch, wie ein ‚Stein‘, der sich nicht für Gravitation interessiert, durchs Sonnensystem, senkrecht zur Ekliptik. Damit das überhaupt funktioniert, müssen die Bestandteile des Protons, die sich für einen Treffer durch ein Neutrino ‚interessieren‘, mindestens so ‚klein‘ sein wie ein Neutrino. (Wenn man mit einem Stein gegen ein Scheunentor wirft, dann wirft man ja auch immer gleichzeitig mit einem Scheunentor gegen einen Stein).

Wie gesagt, ich hab‘ keine Ahnung was Mathias mit diesen Angaben überhaupt anfangen will. In jedem Fall betritt er da ein ‚Land‘ das völlig andere Regeln hat, als die. die wir so zu kennen meinen. ;)

Herzliche Grüße

MAC

Ich
01.04.2008, 09:20
Nach den Wahrscheinlichkeiten eines ‚Treffers‘ durch ein Neutrino, hast Du sicher recht.
Diese Größe, mit der man die Trefferwahrscheinlichkeit ausrechnen kann, heißt Wirkungsquerschnitt. Die Größe der Zielscheibe sozusagen.
Mit Entsetzen habe ich gerade bei Wiki nachgelesen, dass die offizielle Einheit für Wirkungsquerschnitte tatsächlich das Scheunentor ist, welches eine relativ große Zielscheibe von 10^-28 m² bezeichnet. Irgendwie fehlt den Physikern jeder Sinn für die Ernsthaftigkeit ihres Tuns.

mac
01.04.2008, 09:25
Hallo Ich,

diesen 'Effekt' hatte ich auch, als ich vor vielen Jahrzehnten nachgeschlagen hab' was 'Barn' denn eigentlich bedeutet. :D

Herzliche Grüße

MAC

Ich
01.04.2008, 09:56
Ich hab's bis jetzt als Eigennamen bzw. gar nicht gedeutet. Dass die das ernst meinen wäre mir gar nicht in den Sinn gekommen.
Hätt ich aber wissen müssen, die tun sowas überall.
Mag jemand die Liste seltsamer physikalischer Namen ergänzen? Ich schreib mal, was mir so einfällt:
Gluon
Quark
Macho
Wimp
Barn

Joachim
01.04.2008, 10:49
Seid doch froh, das "barn" aus dem englischen kommt. Auf schwedisch heißt barn Kind. Und Kinder treffen zu wollen wäre ja wohl das letzte...

Orbit
01.04.2008, 11:01
Hallo
@ mac
Du hast Recht. Der klassische Elektronenradius ist gegen das von Dir erwähnte r ein Scheunentorradius. Hätte erst in meinem Datenbüchlein nachlagen sollen, bevor ich die Antwort schrieb. Auch Deinen Link dort hätte ich zuerst lesen sollen. Du siehst - und ich gebe es hiermit offen zu - ich habe gestern Abend schludrig gearbeitet.

aber die Vorstellung von Punkten im Raum, die mehr sind als nur eine Ortsangabe, löst bei mir Unbehagen aus.
Bei mir auch; aber ich tröste mich dann halt damit, dass ich mir einrede, diese Punkte seien ja Punkte im abstrakten Zustandsraum der Wellenfunktion - oder so. Und dann kann ich wieder ruhig schlafen. :)

@ Klaus
Zur Ladungsverteilung auf einer hypothetischen Kugeloberfläche des Teilchens wüsste ich noch einiges zu sagen; aber dazu müsste ich wohl einen Thread im GdM-Forum eröffnen.

@ Ich
Was ist los? Du als Physiker schreibst von den Physikern in der dritten Person! Das hört sich ja wie das Bekenntnis eines Sezessionisten an. :-)))

Orbit

mac
01.04.2008, 12:56
Hallo,


Irgendwie fehlt den Physikern jeder Sinn für die Ernsthaftigkeit ihres Tuns.Ihr kennt das doch? Die Frau wird ihr inneres Kind bei der Geburt ihres ersten Kindes los. Der Mann ist damit sein ganzes Leben lang mit Wonne beschäftigt. :D Die wollen nur spielen und stehen dazu! Recht so!

Herzliche Grüße

MAC

Nathan5111
01.04.2008, 12:59
Irgendwie fehlt den Physikern jeder Sinn für die Ernsthaftigkeit ihres Tuns.

Deswegen mag ich uns ja auch so, das Leben ist schon ernst genug.


Der klassische Elektronenradius ist gegen das von Dir erwähnte r ein Scheunentorradius.

Andersrum.

Orbit
01.04.2008, 13:00
Nun doch noch was zu den 10^-19 m, die derzeit als Obergrenze für einen allfälligen Elektronenradius angenommen werden und zum klassischen Elektronenradius:
Der klassische Elektronenradius kann als Radius einer Kugel verstanden werden, auf deren Umfang die Compton-Wellenlänge des Elektrons 1/alpha mal (137,036 mal) aufgewickelt wäre. Heutige Messtechnik kann nun aber 10'000 mal kleinere Strukturen messen, und da hat man halt dieses Kügelchen nicht gefunden. Man nimmt nun an, dass es noch viel kleiner sein müsse, sicher aber kleiner als 10^-19 m.
Irgendwie kommt mir da die Vorstellung, ob man nicht einen Stecknadelkopf im Innern eines Stecknadelkopfes suche. Ich meine zwar mit dem eigentlichen Stecknadelkopf, in dessen Innern man sich inzwischen mit Riesenschritten bewegen kann nicht das Kügelchen mit dem klassischen Elektronenradius, sondern jenes, das exakt (1/alpha)^2 mal grösser ist, jenes mit dem Bohrradius also. Und dieses Kügelchen ist im Gegensatz zu jenem mit dem klassischen Elektronenradius schon lange detektiert, im vorletzten Jahrhundert nämlich :)
So gesehen würden beispielsweise die DESY-Männchen ;) zur Zeit in einer Kugel von 1587 km Durchmesser nach einem Kügelchen suchen, von dessen Durchmesser sie annehmen kleiner als 3 mm zu sein. Und sie könnten dabei vergessen haben, dass bereits die Oberfläche der Riesenkugel direkt etwas mit dem gesuchten Stecknadelkopf zu tun haben könnte und dass man vielleicht dort nochmals suchen müsste.
Ich hoffe nun, die vielen Konjunktive retten mich davor, vom Webmaster verwarnt zu werden. ;) Und ich hoffe auch, dass mir Ich diesen Rückfall nach fast zwei Jahren Abstinenz verzeihen kann. :-)))

Orbit

Orbit
01.04.2008, 13:10
Nathan

Andersrum.
Nein. So rum.

Nathan5111
01.04.2008, 13:58
So klassisch, so gut. So rum, na gut.

Ich
01.04.2008, 14:06
So gesehen würden beispielsweise die DESY-Männchen zur Zeit in einer Kugel von 1587 km Durchmesser nach einem Kügelchen suchen, von dessen Durchmesser sie annehmen kleiner als 3 mm zu sein.
Die haben die Kugel aber längst gefunden, und vermessen zu einem Durchmesser < 3 mm.

Und ich hoffe auch, dass mir Ich diesen Rückfall nach fast zwei Jahren Abstinenz verzeihen kann.
Trau dich halt, ab nach GdM damit! Das wär doch lustig, mal auf Orbit rumhacken statt andersrum. :D
Aber denk dir vorher aus, wozu das Modell gut sein soll, das ist mir das letzte Mal nicht so ganz klargeworden. Das müsste im Eröffnungssatz stehen.

Orbit
01.04.2008, 15:17
.Die haben die Kugel aber längst gefunden,...
Die grosse schon. Die haben sie gar nicht erst gesucht, denn die ist samt ihren Ausmassen seit 120 Jahren bekannt, und seit etwa 80 Jahren nimmt man an, dass es da keine wohl definierte Oberfläche gibt, sondern dass dort lediglich eine relativ grosse Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Ladung besteht. Die sind da also quasi ohne nach links und rechts zu schauen eingetreten und haben - bildlich gesprochen - ihre Detektoren im Innern aufgebaut. Und schon vorher war denen auch klar, dass es in der Grösse des klassischen Elektronenradius nichts zu finden gäbe, was nach einem Elektron aussehen könnte, obwohl das nur mehr knapp dem zweieinhalbfachen Protonenradius entsprochen hätte. Nein, das Ding musste kleiner sein, offenbar viel kleiner, wie man nun weiss,; denn bis auf die Winzigkeit von 1E-19 m oder eben 3 mm in unserem Riesenmodell hat man bisher nichts gefunden, was wie ein negativ geladenes Kügelchen aussehen würde. Darum sucht man weiter nach etwas noch Kleinerem.
Orbit
P.S. Die kleine Freude, wieder mal auf Orbit rumkacken zu können, werde ich Euch vielleicht machen. Erst gönn ich mir aber ab kommender Woche etwas Urlaub. :)

Ich
01.04.2008, 16:28
Nein, das Ding musste kleiner sein, offenbar viel kleiner, wie man nun weiss,; denn bis auf die Winzigkeit von 1E-19 m oder eben 3 mm in unserem Riesenmodell hat man bisher nichts gefunden, was wie ein negativ geladenes Kügelchen aussehen würde. Darum sucht man weiter nach etwas noch Kleinerem.
Nein, da hast du was falsch verstanden. Die finden das Elektron schon, nur ist es eben sehr klein. Dass es irgendwie eine Ausdehnung von Großkugel hätte ist ausgeschlossen.
Das einzige, was sie nicht finden, ist eine innere Struktur. Immer wenn man es findet tut es wie ein Punkt.

Orbit
01.04.2008, 16:44
.Dass es irgendwie eine Ausdehnung von Großkugel hätte ist ausgeschlossen.
Das behaupte ich auch nicht - bewahre! Hab lediglich gesagt

.dass bereits die Oberfläche der Riesenkugel direkt etwas mit dem gesuchten Stecknadelkopf zu tun haben könnte.

Mathias
01.04.2008, 17:39
Und was Mathias damit will, weiß ich auch nicht
Ich wollte das pure Gegenteil des Universums wissen, welches das grösste ist was man (momentan) kennt.
Das was ihr da oben schreibt ist für mich reines Fachchinesisch. :o

Orbit
01.04.2008, 18:04
Im Universum können wir heute etwa 100 Quadrillionen Meter weit sehen oder
100'000'000'000'000'000'000'000'000 m
im Kleinsten ist inzwischen eine Distanz von 100 Trilliardstel Metern messbar oder
0,000'000'000'000'000'000'1 m.
Orbit

Klaus
02.04.2008, 02:57
Das einzige, was sie nicht finden, ist eine innere Struktur. Immer wenn man es findet tut es wie ein Punkt.
Das Zentrum einer homogenen kugelsymmetrischen Ladungsverteilung ist nunmal ein Punkt. Der läßt sich als solcher auch ausmachen, nur warum sollte er eine Struktur haben? Auf dem Schwedenfilmchen neulich machte das Elektron innerhalb seines Wirkungsquerschnitts jedenfalls auch keinen punktförmigen Eindruck. (http://www.atto.fysik.lth.se, Details findet man unter dem Link zum Artikel aus den Physikal Review Letters)

Ich
02.04.2008, 09:12
Das Zentrum einer homogenen kugelsymmetrischen Ladungsverteilung ist nunmal ein Punkt.
Das Elektron hat aber keine homogene kugelsymmetrische Ladungsverteilung. Es hat eine punktförmige Ladungsverteilung. Darum wundert mich auch so, dass man immer woanders suchen soll um irgendwas zu finden, so wie wenn sie bis jetzt kein Elektron gefunden hätten.

Orbit
02.04.2008, 13:14
Ich

Darum wundert mich auch so, dass man immer woanders suchen soll um irgendwas zu finden, so wie wenn sie bis jetzt kein Elektron gefunden hätten.
Das meine ich ja auch gar nicht. Ich habe mich längst in meinem Bild verrannt. Ich frage mich einfach, ob es einen Sinn mache, nach einem Elektronenradius zu suchen. Und ich verstehe auch nicht, warum der klassische Elektronenradius immer noch in den Datensammlungen geführt wird.
Orbit

Ich
02.04.2008, 14:10
Ich frage mich einfach, ob es einen Sinn mache, nach einem Elektronenradius zu suchen.
Warum nicht? Erstens gibt's eh keine spezielle Suche danach, sondern die Ergebnisse verschiedener Experimente werden einfach überprüft, ob das Elektron sich immer noch punktförmig verhält. Zweitens haben sie auch immer nach der Neutrinomasse gesucht, auch als schon klar war, dass sie, wenn überhaupt vorhanden, sehr klein sein muss.
Man muss doch immer schauen, was passiert, oder nicht?

Und ich verstehe auch nicht, warum der klassische Elektronenradius immer noch in den Datensammlungen geführt wird.
Er kommt in ein paar Formeln vor, die immer noch gebraucht werden. Offensichtlich kann diese Größe aus Streuexperimenten genauer bestimmt werden als die Einzelzutaten. Damit ist es sinnvoll, sie anzugeben.

Eddy
03.04.2008, 17:16
Seit wir vom Welle-Teilchen-Dualismus wissen, sehe ich den Grund für das Sammeln der "Größenordnunge" von so kleinen Teilchen (Elektronen, Neutinos) nur noch der Statistik dienlich.

Wenn ich mich richtig an die Schulzeit erinnere ist es so, dass je kleiner das Teilchen, desto größer der Wellencharakter. Wie wäre es, den kleinsten möglichen Energiequanten (E=h*f) in ein Teilchen mit Radius x umzurechnen. Das wäre dann rein theoretisch der kleinste Radius. Vom Aspekt der Nützilchkeit aber genauso sinnvoll, wie der Versuch, einem "nichtfassbaren Teilchen" (wie z.B. Neutrio) einen Radius zu verpassen.

Wäre es da nicht sinnvoll, die Energieform einer Welle mit Radius Null als kleinstes Teilchen zu nehmen? Radius Null ist immerhin ja auch ein Wert - zumindest seit der Erfindung der Zahl Null ;) (Hmm, bei den Römern war doch einiges einfacher :D)

Orbit
04.04.2008, 19:20
Eddy

Wenn ich mich richtig an die Schulzeit erinnere ist es so, dass je kleiner das Teilchen, desto größer der Wellencharakter.
Je leichter das Teilchen, desto grösser die Wellenlänge.

Wie wäre es, den kleinsten möglichen Energiequanten (E=h*f) in ein Teilchen mit Radius x umzurechnen.
f = c/Lambda und E =mc^2
Lambda = h/mc
Beim Elektron gibt das eine Wellenlänge von 2,4264E-12 m und das ist die sog. Compton-Wellenlänge.
Daraus ergibt sich aus Lambda/(alpha*2pi) der Bohrradius von 5,292E-11 m.
(alpha = 1/137,0359959)
Aus Lambda*alpha/2pi ergibt sich aber der klassische Elektronenradius von 2,818E-15 m.
Die beiden Radien also, von welchen hier die Rede war.

Mit dem Radius eines Kügelchens, das auf den Namen Elektron hört, haben beide aber nichts zu tun. Ein solcher Radius ist eine Fiktion aus der klassischen Physik. Der einzig nicht fiktive ist jener, den Du erwähnst

Wäre es da nicht sinnvoll, die Energieform einer Welle mit Radius Null als kleinstes Teilchen zu nehmen?
Der gilt nämlich in der Quantentheorie. Allerdings darfst Du Dir jetzt nicht vorstellen, die Welle wäre da nun unendlich oft drin aufgewickelt.
Nein, ich bleibe dabei: Es macht keinen Sinn, nach dem Radius des Elektrons zu fragen.
Orbit

neutrinologe
07.04.2008, 00:08
Dafür fragt ihr am besten Hawking