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Thema: Experimentale Wissenschaft höchstes Niveau

  1. #11
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    Hallo Thomas,

    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Dieses experiement!
    Imitiert meine Beschreibung der starken Kernkraft.

    Ich sehe es als sehr positiv!
    weil Du dabei alles ignorierst, was Deinen Vorstellungen widerspricht.



    Zitat aus dem Link, von dem Du Dich bestätigt siehst
    Wie sehen diese Tröpfchen aus?
    Sie sind stark in die Länge gezogen, etwa dreihundert Nanometer breit und vier bis fünf Mikrometer lang. Ein Tröpfchen besteht aus rund dreitausend Atomen, und diese Anzahl bestimmt, wie lange diese Tröpfchen stabil sind.
    Zitat aus https://de.wikipedia.org/wiki/Starke_Wechselwirkung
    Die Reichweite der Anziehung durch die Restwechselwirkung liegt bei etwa 2,5 Femtometern (fm)
    Dazwischen liegt ein Längenunterschied von 9 Größenordnungen, also ein Faktor 1 Milliarde! Oder der Unterschied zwischen einem einzigen Trippelschritt, und der Reise zum Mond.

    Das von Dir verlinkte Experiment spielt sich mit den Eigenschaften der Elektronenhülle (also der elektromagnetischen Kraft) der dort beteiligten Atome ab, während die starke Kernkraft sich im Atomkern abspielt. Das beschriebene Dipolmoment entsteht dadurch, daß die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten der Elektronen dieser (sehr schweren) Atome nicht kugelsymmetrisch um ihren Atomkern herum verteilt sind.

    Wenn Du den Unterschied Atom und Atomkern nicht kennst, dann schlag bei Wikipedia nach.

    Herzliche Grüße

    MAC
    Geändert von mac (17.11.2020 um 23:58 Uhr) Grund: einige Ergänzungen nachgetragen

  2. #12
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    Zitat Zitat von zabki Beitrag anzeigen
    sekeri wird das in #1 verlinkte meinen:

    https://www.weltderphysik.de/gebiet/...leiner-werden/
    Verzeihung. Es ist die Antwort nach der Frage, woher die infos.

    https://energiestammtisch.hpage.com/73-physik.html
    Hier drüber bin ich drauf gestoßen.

    Ich hab ein Übersetzungsprogramm was mir jede Seite auf deutsch übersetzt auf meinem Handy

    Bei Safari ist es Translator
    Geändert von sekeri (12.12.2020 um 20:43 Uhr) Grund: Zusatz Translator und woher

  3. #13
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    Das ist ein Thema was wir gern in einem Thread abseits des Mainstreams besprechen könnten.

    Fehlverhalten im Experiment wird im Artikel beschrieben.
    Kurz gesagt der Tropfen ist eine Zeit stabile geblieben,
    obwohl der Impuls zur Entstehung deaktiviert wurde.

    Zum Experiment
    Es wird auf der iss installiert
    Interessant ist das sich das System , nach dem abschalten des Magnetfeldes, was die atomwolke zusammen gedrückt hat
    ( oder gezogen? Will mich nicht falsch ausdrücken)
    Stabil geblieben ist.

    Wie kann das sein?
    Würden die Atome in der Wolke sich abstoßen?
    Warum zerfällt das System dann überhobt wieder?

    Interessant währ das Experiment denke ich!
    Wenn man das Magnetfeld reduziert, auf den Wert kurz vor der System Bildung.
    Und dann noch mal eine atomwolke hinzufügt.
    Vielleicht kreisen sie dann elektrostatisch vergittert DE um den Tropfen?

    Lg Sekeri
    Geändert von sekeri (12.12.2020 um 20:51 Uhr) Grund: Legastheniker

  4. #14
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    Hallo Thomas,

    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Das ist ein Thema was wir gern in einem Thread abseits des Mainstreams besprechen könnten.
    Dann mach dort ein neues Thema dazu auf!



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Fehlverhalten im Experiment wird im Artikel beschrieben.
    Fehlverhalten gibt es in der Physik nicht! Von Menschen unerwartetes Verhalten durchaus.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Kurz gesagt der Tropfen ist eine Zeit stabile geblieben,
    obwohl der Impuls zur Entstehung deaktiviert wurde.
    Ja. Nur, was hat das mit Deiner Vorstellung zur Kernkraft zu tun?



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Zum Experiment
    Es wird auf der iss installiert
    Interessant ist das sich das System , nach dem abschalten des Magnetfeldes, was die atomwolke zusammen gedrückt hat
    ( oder gezogen? Will mich nicht falsch ausdrücken)
    Stabil geblieben ist.
    Dort wurde durch äußere Krafteinwirkung weder etwas zusammengedrückt noch zusammengezogen. Die im Experiment genannte Gastemperatur wird im letzten Teil der Abkühlung durch eine sogenannte magnetische Falle hergestellt. Die kinetische Energie der Atome, also ihre Temperatur wird dadurch so stark abgebremst, daß sie erstens nicht mehr in der Lage sind, die Energiebarriere für eine chemische Bindung untereinander zu überwinden, also zunächst mal gasförmig bleiben und auch nicht mehr schnell genug sind, um ihr Dipolmoment untereinander zu überwinden. Und im hiesigen Experiment sich durch ihr Dipolmoment auch entlang des Magnetfeldes der Falle ausrichten.


    Zu der Energiebarriere gibt es z.B. das anschauliche Beispiel der Knallgasexplosion, also der heftigen Verbindung von Sauerstoff mit Wasserstoff zu Wasser. Ohne eine Mindesttemperatur, also einer Mindestgeschwindigkeit der beteiligten Atomsorten, wird die dafür nötige Mindestenergie zur Überwindung der Coulombarriere nicht erreicht, Wasserstoff und Sauerstoff bleiben für sich.

    Schau Dir an, was mit dem Dipolmoment des Wassermoleküls gemeint ist und welche Auswirkungen es hat, bei der Bildung ihrer flüssigen Form. Die Wassermoleküle docken aneinander an, wegen des Dipolmomentes des Wassermoleküls. Diese Bindung nennt man auch Wasserstoffbrückenbindung. Sie ist wesentlich weniger stark, als die chemische Bindung der beiden Wasserstoffatome mit dem Sauerstoffatom. Für die Trennung der Wasserstoffbrücken beim Wasser genügen schon die kinetischen Energien bei einer Temperatur von 373 K bei normalem Luftdruck, wohingegen für die Trennung der chemischen Bindung des Wassermoleküls knapp die zehnfache Temperatur gebraucht würde.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Wie kann das sein?
    Würden die Atome in der Wolke sich abstoßen?
    Warum zerfällt das System dann überhobt wieder?
    Das wird im Artikel ziemlich anschaulich beschrieben. Die Elektronenhülle der Dysprosiumatome ist nicht kugelsymmetrisch um den Atomkern herum verteilt, oder anders formuliert, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen dieses Atoms ist räumlich nicht gleichverteilt. Das führt dazu, daß die stärke der negativen Ladung auf der einen Seite des Atoms etwas, (verglichen mit dem Wassermolekül) wirklich nur ein ganz klein wenig stärker ist, als auf der anderen Seite. Damit dieser Unterschied überhaupt zur Geltung kommen kann, müssen die Atome eben nicht wie bei den Wassermolekülen auf unter 373 K gekühlt werden, sondern auf sagenhafte Mikrokelvin. Sonst ist ihre kinetische Energie für diesen winzigen Unterschied schon viel zu groß. Schafft man dass (und das ist überhaupt nicht trivial) verhalten sie sich wie eine Flüssigkeit, ganz analog zu Wassertröpfchen.

    Ich hab‘ von Quantenmechanik so gut wie keine Ahnung, aber wenn ich den Artikel richtig verstanden habe, verhält sich dieser Dysprosiumtropfen trotz seiner für sonstige quantenmechanische Experimente beträchtlichen Größe, in dieser Zustandsform wie ein sonst viel viel kleineres Objekt, an dem man nun aber auch quantenmechanische Beobachtungen durchführen kann.

    Das unerwartete Verhalten liegt nun möglicherweise (wie gesagt, ich habe von Quantenmechanik keine Ahnung) daran, daß durch die Kombination der unbestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit und dem sehr schwachen Dipolmoment die Zeitdauer seiner Stabilität mit einer (noch zu bestimmenden) Wahrscheinlichkeit nur endlich groß ist. Denkbar wäre für mich, daß es damit möglich werden könnte, hier die Zustandsgleichungen für einen größeren Bereich besser bestimmen zu können.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Interessant währ das Experiment denke ich!
    Wenn man das Magnetfeld reduziert, auf den Wert kurz vor der System Bildung.
    Und dann noch mal eine atomwolke hinzufügt.
    Ich bin mir ziemlich sicher, daß man hier alles an Experimenten durchführen wird, die auch nur irgendwie sinnvoll sind und die möglicherweise mit ihren Resultaten weiterführende Experimente triggern.

    Herzliche Grüße

    MAC

  5. #15
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    Sehr gut ich hab mir schon gedacht das du gut bist.
    Aber das war phantastisch ��

    Aber sie überwinden durch die Falle ihre magnetische Abstoßung untereinander und die bleibt ja auch im Stillstand durch die ungeraden Protonen.
    Dann ist das gelöst?

    In unserem Experiment haben wir Dysprosiumatome eingesetzt, die aus 66 Protonen und 98 Neutronen im Kern bestehen. Es ist also ein sehr großes Atom. Es gibt 66 Elektronen in diesem Element, die alle in Orbitalen verteilt sind

    Man braucht ein Gleichgewicht aus anziehenden und abstoßenden Wechselwirkungen. In unserem Fall wirkt die normale Kontaktwechselwirkung, also das Zusammenstoßen der Atome, abstoßend. Kleine Magneten, wie sie die Dysprosiumatome im Grunde genommen sind, können sich entweder anziehen oder abstoßen. Durch die Anordnung der Atome im Quantengas haben wir eine attraktive Wechselwirkung. Allerdings sollte laut früheren Theorien die Dipolwechselwirkung überwiegen – es sollte die Quantentröpfchen also eigentlich gar nicht geben dürfen.

    Hätte sich das wegen der Chemie nicht bilden dürfen oder wegen der Physik
    Da steht öfter quantenmechanisch ?
    Kein Ton von chemisch?

    Mir ist bewusst Chemie ist Physik in komplex

    Lg
    Die Falle die Abstoßung das System kausalität
    Geändert von sekeri (16.12.2020 um 15:19 Uhr)

  6. #16
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    Also ist es eine Stab Form weil der magnetischen Ausrichtung

    Eine Kugel falle mit magnetfelrichtung in die Kugel!
    Die Falle funktioniert nur abstoßend
    Welche Form hätte es mit gleichzahligen Atomen?
    Wenn die Falle an bleibt bleibt es stabile?
    Geändert von sekeri (16.12.2020 um 15:31 Uhr)

  7. #17
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    Hallo Thomas,

    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Sehr gut ich hab mir schon gedacht das du gut bist.
    Aber das war phantastisch ��
    Ich weiß nicht was genau Du hier meinst?



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Aber sie überwinden durch die Falle ihre magnetische Abstoßung untereinander und die bleibt ja auch im Stillstand durch die ungeraden Protonen.
    Nein, sie übertragen ihre kinetische Energie auf die Falle und sie richten sich im Magnetfeld der Falle aus, weil die Elektronen des Dysprosiums nicht kugelsymmetrisch um ihren Kern herum verteilt sind und die Anzahl der Protonen des Dysprosiumkerns ist 66, also nicht ungerade.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Dann ist das gelöst?
    anscheinend nicht?
    Es gibt z.B. bei Wikipedia einige Darstellungen zu den Elektronenorbitalen, in verschiedenen Darstellungsarten zu deren Aufenthaltswahrscheinlichkeiten bei verschiedenen Elementen, aber auch bei verschiedenen Anregungsstufen z.B. des Wasserstoffs.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Atomorbital
    https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital



    Zitat Zitat von Artikel
    Man braucht ein Gleichgewicht aus anziehenden und abstoßenden Wechselwirkungen. In unserem Fall wirkt die normale Kontaktwechselwirkung, also das Zusammenstoßen der Atome, abstoßend.
    Wenn sich zwei Atome einander annähern, kommen sich zuerst die Elektronen ihrer Elektronenhüllen nahe. Da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, stoßen sich die Atome gegenseitig ab – zumindest so lange, wie sie nicht zu schnell, = mit genügend hoher kinetischer Energie = genügend hoher Temperatur aufeinandertreffen.



    Zitat Zitat von Artikel
    Kleine Magneten, wie sie die Dysprosiumatome im Grunde genommen sind, können sich entweder anziehen oder abstoßen. Durch die Anordnung der Atome im Quantengas haben wir eine attraktive Wechselwirkung. Allerdings sollte laut früheren Theorien die Dipolwechselwirkung überwiegen – es sollte die Quantentröpfchen also eigentlich gar nicht geben dürfen.
    da ich mich mit Quantenmechanik nicht auskenne, will ich Dir hierzu keine Erklärung liefern, die auch falsch sein könnte, weil ich es eben nicht richtig verstanden habe. Nur so viel: Man hat die hier beteiligten Kräfte in ihrer jeweiligen Quantität früher wohl nicht richtig eingeschätzt/zugeordnet?



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Hätte sich das wegen der Chemie nicht bilden dürfen oder wegen der Physik
    Dysprosium ist bei ‚normaler‘ Temperatur ein Festkörper, daß heißt, daß Dysprosiumatome über ihre äußeren Elektronen eine chemische Bindung eingehen, wie z.B. Eisen. Für dieses Experiment verwendet man aber die Dysprosiumatome einzeln, also gasförmig. Wie man sie in die Gasphase gebracht hat wird nicht beschrieben, das ist aber auch in diesem Zusammenhang unwichtig. Wenn man dieses Gas nun genügend abkühlt, also ihre Geschwindigkeit genügend verlangsamt, dann können sie ihre gegenseitige Abstoßung nicht mehr so weit überwinden, wie es nötig wäre, um sich chemisch aneinander zu binden. (Das war jetzt sehr vereinfacht beschrieben)
    Ich hatte Dir das im vorherigen Post geschrieben als Erklärung dafür, daß sie sich eben nicht chemisch aneinander binden können, sondern eben gasförmig bleiben, obwohl die Temperatur im Experiment wesentlich niedriger ist, als die Verdampfungstemperatur in unserer normalen Umwelt.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Die Falle die Abstoßung das System kausalität
    Wo siehst Du da eine Kausalität zu Deiner Idee? Auf die Antwort dieser Frage warte ich schon ziemlich lange!



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Also ist es eine Stab Form weil der magnetischen Ausrichtung
    Anders rum. Weil das Dysprosiumatom nicht kugelsymmetrisch ist, wird es durch die Falle auch ausgerichtet und kann daher näher an ein anderes gleich ausgerichtetes Dysprosiumatom heran kommen, da sie, wie zwei Stabmagnete, sich so lange annähern können, bis die abstoßende Kraft der Elektronen die (sehr schwache) anziehende Kraft dieser ‚Stabmagnete‘ ausgleicht.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Eine Kugel falle mit magnetfelrichtung in die Kugel!
    Die Falle funktioniert nur abstoßend
    Die Falle funktioniert ausrichtend auf die Dysprosiumatome und sie darf nicht einfach starr abstoßen, sonst könnte sie die Bewegungsgeschwindigkeit der Atome nicht dämpfen. Sie muß sozusagen ähnlich wie eine nicht klebrige Honigwand die Bewegungsenergie der Atome aufnehmen und darf nur langsam wieder in ihre Ausgangsform zurückkommen (Vorsicht! Das ist möglichst anschaulich, aber auf Kosten der Genauigkeit beschrieben)



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Welche Form hätte es mit gleichzahligen Atomen?
    Du meinst mit einer ungeraden Anzahl von Protonen/Elektronen – keine Ahnung! Für den Aufbau solcher Experimente muß man vorher viele viele Jahre lernen und mit großer Leichtigkeit lernen können um sich genügend fachspezifisches Wissen anzueignen.



    Zitat Zitat von sekeri Beitrag anzeigen
    Wenn die Falle an bleibt bleibt es stabile?
    Die Temperatur im Universum beträgt 2,8 Kelvin und auf der Erdoberfläche gut 290 K. Die Temperatur im Experiment liegt bei einigen Microkelvin. Also egal wo man dieses Experiment aufbaut, man muß ständig aktiv kühlen. Ebenso wie ein Gefrierschrank auftaut, wenn er nicht mehr aktiv kühlt, werden diese Atome von Wärmestrahlung getroffen, die ihnen einen gehörigen Schubs verpassen und aus ist’s mit ihrer niedrigen Temperatur/lahmen Geschwindigkeit. Wie lange solch ein Tropfen stabil bleibt, wenn man die aktive Kühlung abschaltet, hängt davon ab wie gut man das Experiment passiv, also durch Wärmeisolation gegen die Außentemperatur abschirmen kann. Davon hab‘ ich bei solch einem komplexen Versuchsaufbau keine Ahnung. Letztlich kann man einen zufälligen Treffer durch ein Photon von außen oder von der sich erwärmenden Isolationsschicht um so länger verhindern, je besser die Isolierung die einströmende Temperatur aufhalten kann.

    Herzliche Grüße

    MAC

  8. #18
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    Noch einen Satz dazu:
    Zitat Zitat von mac Beitrag anzeigen
    Letztlich kann man einen zufälligen Treffer durch ein Photon von außen oder von der sich erwärmenden Isolationsschicht um so länger verhindern, je besser die Isolierung die einströmende Temperatur aufhalten kann.
    Diese Tröpfchen fallen in einer solchen Hochvakuumumgebung ohne die Magnetfalle genauso schnell nach unten, wie ein Stein. In der ISS könnte man daher viel besser testen, wie lange sie stabil bleiben.

    Herzliche Grüße

    MAC

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