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Thema: Antimaterie: Hybride Atome in superflüssigem Helium

  1. #11
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    Vereinfacht kann man sich das so vorstellen, daß Heliumatome Speicher-Fallen für Antiprotonen sind. Deswegen wären Satelliten mit He-Kühlung als Detektoren geeignet.

    Detektoren mit superfluidem Helium ... wären geeignet, Antiteilchen aus dem All einzufangen und zu analysieren", ... Das würde womöglich zur Lösung ... beitragen...
    nach dem Wesen der Dunklen Materie ... . In einigen Theorien wird angenommen, dass bei der Wechselwirkung Dunkler Materie im Halo unserer Galaxie Antiteilchen entstehen, ...
    Bei Wasserstoff und Helium ist nur die erste Elektronenschale besetzt, Helium hat von allen Elementen den kleinsten Atomradius und die höchste Ionisierungsenergie.
    Wenn ein Elektron durch ein Antiproton "ersetzt" wird, liegt der Antiprotonen-Radius innerhalb des Elektronen-Radius, der dann wie eine Schutzhülle funktioniert.
    Es ist sowas wie eine kleine Penning-Falle https://de.wikipedia.org/wiki/Penning-Falle, in der man sonst Antimaterie speichern kann/muß.

    Grüße Dip

  2. #12
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    Einen guten Überblick über diese exotischen Atome gibt es auch hier: https://en.wikipedia.org/wiki/Antipr...ium#Production

    Diese exotischen Atome können einfach durch die Vermischung von Antiprotonen mit Heliumgas erzeugt werden. Das Antiproton verdrängt dabei in einer chemischen Reaktion spontan eines der beiden Elektronen, die in jedem Heliumatom vorhanden sind und umkreist dann den Heliumkern anstelle des verdrängten Elektrons.

    Dieser Vorgang findet für ca. 3% aller Antiprotonen statt, die in das Heliumgas eingebracht werden. Die Bahn des Antiprotons hat eine hohe Hauptquantenzahl und eine hohe Drehimpulsquantenzahl bei etwa 38 und umkreist damit die Oberfläche des Kerns in ausreichend großem Abstand. Das Antiproton kann den Kern deshalb in der Größenordnung von einigen 10 Microsekunden umkreisen, bevor es in den Kern stürzt und dort zerstrahlt.
    Für die Angabe "einige 10 Microsekunden" wird allerdings keine Referenz angegeben, womit wir dann vorerst wieder eher bei den 3 mus aus Dips Referenz (Danke) wären.
    Geändert von Bernhard (10.04.2022 um 02:20 Uhr)
    Freundliche Grüße, B.

  3. #13
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    Zitat Zitat von SFF-TWRiker Beitrag anzeigen
    Eventuell wäre eine Karriere im diplomatischen Dienst möglich.
    Vielen Dank für das Lob .
    Freundliche Grüße, B.

  4. #14
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    Ich denke, es gibt Experten, die bei meiner Frage die Augenbrauen bis zum Hinterkopf hochgezogen hätten:

    Wie erkläre ich einem Grundschüler jetzt Vektorrechnung?

    Off-Topic Ende. Danke!
    Als engagierter und faszinierter Laie freue ich mich über Hinweise, die meinen Horizont erweitern.

  5. #15
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    Für die Grundschüler wäre das Bohrsche Atommodell hilfreich, um sich ein hybrides Heliumatom vorzustellen

    der He-Kern hat einen Durchmesser von 1 fm Femtometer 10^-15 m
    das He-Atom nehmen wir mit Durchmesser 100.000 fm, dazwischen ist "Luft", wo das Antiproton reinpassen würde
    den Radius der Elektronen-Orbits mit der Hauptquantenzahl n=1 setzen wir hier im Beispiel vereinfacht auf 50.000 fm
    (der kleinste Bohr-Radius nach Theorie 53.000 fm, der Van-der-Waals-Radius von He beträgt 140.000 fm als Vergleich)

    die möglichen Orbit-Radien berechnen sich aus R_n = const * n²/m , die Masse des Antiprotons ist 1.836 m_e
    die Hauptquantenzahl wurde mit n=38 angegeben, also weit draußen, daraus wird R_n = 38²/1.836 = 0,79

    der Antiprotonen-Orbit liegt also bei 40.000 fm nahe am Elektronen-Orbit, aber innerhalb, sonst funktioniert die Falle nicht

    der niedrigst mögliche Orbit wäre für n=1 R_1 = 27 fm, bevor es zur Annihilation kommt

    Grüße Dip

    PS: der letzte mögliche Antiprotonen-Orbit wäre übrigens bei n=42, darüber sind wir über der Elektronenschale - was sagt uns diese Zahl
    warum "trudelt" das Antiproton von n=42 über metastabil n=38 bis n=1 in den Kern, gibt es dafür eine noch unerkannte Kraft?
    womit sich der Kreis zur Eingangsfrage von SFT-TWRiker schließt, was macht die Antimaterie kaputt?
    Geändert von Herr Senf (10.04.2022 um 13:21 Uhr)

  6. #16
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    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    warum "trudelt" das Antiproton von n=42 über metastabil n=38 bis n=1 in den Kern, gibt es dafür eine noch unerkannte Kraft?
    Hallo Herr Senf,

    ich habe nicht verstanden, warum das Antiproton in den Kern trudelt. Ich habe nur etwas von Übergängen (37, 35) -> (38, 34) und (39, 35) -> (38, 34) gesehen.


    Freundliche Grüsse, Ralf

  7. #17
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    Hallo Ralf "warum das Antiproton in den Kern trudelt",

    na, irgendwo muß es doch hin die Übergänge hat man spektroskopisch ausgewertet, aber wie weiter?
    Ich denke, es kann nur nach unten, wer sollte ihm beim Raufkommen helfen, um nach draußen zu verschwinden.

    Also gemittelt nach 3 μsec gibt es auf, aber wie und wo mit was erfolgt die Annihilation? ... man erwischt den Blitz, und ...
    Die Elektronen bleiben stabil in ihren Schalen zB bei n=1, das Antiproton ist 1.836 mal schwerer, also Schwerkraft
    "plus" und "minus" ziehen sich sowieso an, aber die Elektronen fallen wegen der "Leichtkraft" nicht runter /Spaß aus/

    Grüße Dip

    PS: Spaß nochmal an: vielleicht haben wir gerade den Äther um die Atomkerne innerhalb des Bohr-Radius entdeckt
    Satelliten stürzen aus dem LEO wegen der Atmosphäre ja auch irgendwann mal ab ... fünfte Kraft
    Geändert von Herr Senf (10.04.2022 um 15:51 Uhr)

  8. #18
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    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    Hallo Ralf "warum das Antiproton in den Kern trudelt",
    Hallo Herr Senf,

    bleiben wir doch mal "dran".


    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    na, irgendwo muß es doch hin die Übergänge hat man spektroskopisch ausgewertet, aber wie weiter?
    Ich denke, es kann nur nach unten, wer sollte ihm beim Raufkommen helfen, um nach draußen zu verschwinden.
    Ich hätte eher gemeint es bleibt, wo es ist.



    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    Also gemittelt nach 3 μsec gibt es auf, aber wie und wo mit was erfolgt die Annihilation? ... man erwischt den Blitz, und ...
    Die Elektronen bleiben stabil in ihren Schalen zB bei n=1, das Antiproton ist 1.836 mal schwerer, also Schwerkraft
    Die Schwerkraft ist aber weniger stark als die elektromagnetische Kraft, welche wiederrum schwächer ist als die starke Kernkraft, deren Reichweite aber sehr begrenzt ist.

    Wie auch immer: aufgrund der höheren Masse befindet sich das Anti-Proton auf einer tieferen Umlaufbahn als das noch verbliebene Elektron, aber aufgrund der stärkeren elektromagnetischen Kraft verbleibt es dort stabil, bis irgendeine andere Kraft diese schöne Harmonie stört.


    Wenn ich also während des Homeoffice mit der schönen Nachbarstochter im Bett bin und es mit ihr sehr harmonisch habe und die Ehefrau kommt früher als erwartet vom Einkaufen zurück, dann haben wir so eine Kraft, welche die vorherige Harmonie stört. - Ok, rein pragmatisch ist da innerhalb besagter gemittelten 3 μsec natürlich noch nicht viel "Harmonisches" passiert, aber einfach so als Veranschaulichung.


    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    "plus" und "minus" ziehen sich sowieso an, aber die Elektronen fallen wegen der "Leichtkraft" nicht runter
    Ja, aber die Anti-Protonen wegen der viel stärkeren elektromagetischen Kraft im Vergleich zur Schwerkraft - wir sprechen hier von einer 1 mit 39 Nullen (bzw. einer 10 mit 38 zusätzlichen Nullen) - auch nicht.


    Freundliche Grüsse, Ralf
    Geändert von ralfkannenberg (10.04.2022 um 16:04 Uhr)

  9. #19
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    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    Wenn ein Elektron durch ein Antiproton "ersetzt" wird, liegt der Antiprotonen-Radius innerhalb des Elektronen-Radius, der dann wie eine Schutzhülle funktioniert.
    Hallo zusammen,

    hier noch eine vielleicht total blöde Frage: an sich gilt ja bei den Elektronen die Pauli'sche Ausschlussregel. Wenn nun aber ein Elektron durch ein Anti-Proton ersetzt wird, wird genau genommen ja ein Platz für ein zweites Elektron wieder frei, da das verdrängte Elektron und das Anti-Proton nicht dieselben Quantenzahlen haben dürften, oder sehe ich das falsch ?

    Dann also würde also "bald" ein anderes Elektron den Platz des verdrängten Elektrons wieder einnehmen und das System instabil.


    Könnte das so sein oder ist das komplett falsch ?


    Freundliche Grüsse, Ralf

  10. #20
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    Zitat Zitat von Herr Senf Beitrag anzeigen
    Ich denke, es kann nur nach unten, wer sollte ihm beim Raufkommen helfen, um nach draußen zu verschwinden.

    ....

    PS: Spaß nochmal an: vielleicht haben wir gerade den Äther um die Atomkerne innerhalb des Bohr-Radius entdeckt
    Satelliten stürzen aus dem LEO wegen der Atmosphäre ja auch irgendwann mal ab ... fünfte Kraft
    Mit dem bohrschen Modell kommt man da nicht weiter. Man erinnert sich besser an die Elektronenorbitale. Bei denen gibt es auch immer eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich das Elektron direkt bei r=0, also im Kern aufhält. Bei Drehimpuls 0 ist diese Wahrscheinlichkeit bei r=0 sogar am größten.

    Im Unterschied zu den Antiprotonen reagieren die Elektronen üblicherweise aber nicht mit dem Kern, abgesehen vom radioaktiven Elektroneneinfang. Bei den Antiprotonen gibt es nun bei jedem Kontakt mit dem Kern eine gewisse Wahrscheinlichkeit für die Annihilation.
    Freundliche Grüße, B.

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