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Thema: Licht und virtuelle Teilchen

  1. #1
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    Frage Licht und virtuelle Teilchen

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    Hallo Leute,

    mit großem Interesse habe ich bereit seit einiger Zeit die Diskussionen hier im Forum verfolgt und bin immer wieder erstaunt und erfreut über die anschaulichen Erklärungen zu den unterschiedlichsten Fragen.
    Mein Wissen im Bereich Astronomie, Physik und Astrophysik lässt sich ungefähr im Bereich eines interessierten Laien einordnen.

    Aber zum Thema...

    Ok, es gibt da diesen Effekt der virtuellen Teilchen den man auch Quantenfluktuation nennt (ich hoffe hier bringe ich nix durcheinander). Soweit mir bekannt, handelt es sich dabei ja um die spontane Paarerzeugung aus "geborgter" Energie mit sofortiger Paarvernichtung.

    Was passiert, wenn Licht oder eine andere Art von elektromagnetischer Strahlung mit einem dieser virtuellen Teilchen wechselwirkt?

    1. Kann das überhaupt passieren?
    Ich hab' hier keine wirkliche Vorstellung von dem Zeitrahmen, in dem diese virtuellen Teilchen entstehen und wieder vergehen.

    2. Und falls es doch passiert, welche Auswirkungen hat das?

    3. Könnte man aus dem Licht, bzw. dessen Frequenz diesen Vorgang herauslesen? Evtl. durch bestimmte Emisionslinien bzw. -spektren?

    4. Wäre es möglich, das aus einem virtuellen Teilchen ein reelles Teilchen entsteht?

    Sind doch einige Fragen zusammen gekommen.
    Vielen Dank schonmal, für die Antworten

    Gruß
    Kampfzwerg

  2. #2
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    Standard

    Hi Kampfzwerg,
    aktuelles zu diesem Thema.
    http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=10090
    Gruß
    Aveneer

  3. #3
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    Idee

    Hallo aveneer,

    danke für den Link.

    Wenn ich das ganze richtig aufgefasst habe, dann kann hochenergetische elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit der Hintergrundstrahlung eine Teilchenpaarerzeugung hervorrufen.
    Und durch diesen Effekt wird das Universum in großen Maßstäben (mehrere Millionen Lichtjahre) undurchsichtig für elektromagnetische Strahlung mit bestimmten Energien.


    Bleibt für mich aber immer noch die Frage: kann elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit den sogenannten virtuellen Teilchen treten?

    Gruß
    Kampfzwerg

  4. #4
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    Standard

    Guten Abend, Kampfzwerg
    Willkommen im friedlichen Forum! ;-)
    Ums gerade vorweg zu nehmen: Ich bin auch Physik-Laie, und deshalb ist alles, was ich jetzt sage mit Vorsicht zu geniessen.;-)

    Du hast richtig verstanden, dass es in dem von aveneer verlinkten Artikel um die Beobachtung realer Teilchen- und Photonenstrahlung geht, und dass Deine eigentliche Frage damit nicht beantwortet wird:
    kann elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit den sogenannten virtuellen Teilchen treten?
    Ich denke, die Lehrmeinung dazu ist Nein; denn das würde zu einer Verletzung des Energieerhaltungssatzes führen. Bei einer solchen WW würde nämlich aus dem Vakuum 'geborgte' Energie nicht wieder dem Vakuum 'zurückerstattet', sondern an reale Teilchen oder Strahlung abgegeben.
    Allerdings wurde in diesem Forum vor drei Viertel Jahren eine Theorie von zwei Bonner Wissenschaftlern diskutiert, - einer davon war im Forum anwesend - die davon ausgeht, dass laufend aus dem Vakuum Teilchen generiert würden. Die setzen das aber einfach hypothetisch voraus, ohne einen entsprechenden Mechanismus zu beschreiben:
    http://www.astronews.com/forum/showt...2332#post22332
    Der Link zu deren Paper dort funktioniert allerdings nicht mehr.

    Gruss Orbit

  5. #5
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    7

    Idee

    Hallo Orbit,

    danke für die Antwort.
    Unter dem Aspekt des Energieerhaltungssatzes hab ich das ganze noch gar nicht betrachtet.

    Hmm, wenn ich über meine Frage genauer nachdenke, dann müsste im Falle einer Wechselwirkung auch eine Streuung des Licht bzw. der elektromagnetischen Strahlung festzustellen sein. Und soweit mein Wissen reicht, hab ich noch nix derartiges gehört/gelesen.

  6. #6
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    Standard

    Hallo Kampfzwerg,

    willkommen hier im Forum.

    Darauf
    Zitat Zitat von Kampfzwerg Beitrag anzeigen
    Wenn ich das ganze richtig aufgefasst habe, dann kann hochenergetische elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit der Hintergrundstrahlung eine Teilchenpaarerzeugung hervorrufen.
    Und durch diesen Effekt wird das Universum in großen Maßstäben (mehrere Millionen Lichtjahre) undurchsichtig für elektromagnetische Strahlung mit bestimmten Energien.
    wollte ich schon die ganze Zeit antworten, schaffe es aber heute wieder nicht. Kommt aber noch.


    Zitat Zitat von Kampfzwerg Beitrag anzeigen
    Bleibt für mich aber immer noch die Frage: kann elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit den sogenannten virtuellen Teilchen treten?
    Bei Andreas Müller http://www.wissenschaft-online.de/as..._h02.html#hawk (gute deutschsprachige Adresse für Astrophysik) im Kapitel Hawkingstrahlung findet man dazu folgende Aussage:

    Das Quantenvakuum ist demnach kein ruhiger Ort, sondern ein komplexes Gebilde, das von virtuellen Teilchen bevölkert ist. [Nebenbemerkung: Indirekt ist dieses Phänomen bei der Lamb-Shift, einer Verschiebung der Spektrallinien, im Wasserstoffspektrum messbar. Das bedeutet, dass das Konzept der virtuellen Teilchenpaare keine Hypothese, sondern eine im Experiment verifizierte Tatsache ist!]
    Herzliche Grüße

    MAC

  7. #7
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    Standard

    Mich würde dabei mal Interessieren, ob bei einer normalen Paar Vernichtung entstandene Photonen mit hoher Energie und überlagerungen aus anderen Vernichtungen, ein "getarntes" oder "virtuelles" Teilchen Darstellen kann um sich dann mit einem Antiteilchen vernichten zu können?

    Gruß Micha
    Angst vor schwarzen Löchern am CERN (LHC)?
    Guckst Du: LHC / CERN - FAQ

  8. #8
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    Standard

    Hallo Kampfzwerg,

    ich nehme an, daß Du diese Aussage
    Zitat Zitat von Kampfzwerg Beitrag anzeigen
    Wenn ich das ganze richtig aufgefasst habe, dann kann hochenergetische elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung mit der Hintergrundstrahlung eine Teilchenpaarerzeugung hervorrufen.
    Und durch diesen Effekt wird das Universum in großen Maßstäben (mehrere Millionen Lichtjahre) undurchsichtig für elektromagnetische Strahlung mit bestimmten Energien.
    auf
    In beiden Fällen haben die Photonen eine energieabhängige Geschwindigkeit, und die Lorentz-Invarianz ist verletzt. … Schon wenn der Betrag von a1 größer als 10–14 ist oder a2 kleiner als –10–6 ist, wäre die Paarerzeugung merklich unterdrückt und die kosmische Strahlung enthielte Photonen von 1019 eV in merklicher Menge. Da dies nicht der Fall zu sein scheint, kann man selbst diese winzigen Verletzungen der Lorentz-Invarianz auf der Planck-Skala ausschließen.
    aus http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=10090 beziehst. Das sehe ich auch so.

    Interessant in diesem Zusammenhang ist, wenn ich das richtig interpretiere, daß diese Arbeit von Matteo Galaverni und Günter Sigl eine direkte widerlegung, oder mindestens Einschränkung einer Aussage aus der LQG darstellt.
    Während das gewöhnliche optische Vakuum nicht-dispersiv ist, sollte infolge der Granulation der Raumzeit, wie sie die LQG beschreibt ein dispersives Vakuum resultieren. Dispersion heißt in der Optik, dass die Vakuumlichtgeschwindigkeit (Symbol c) von der Farbe abhängt.
    aus: http://www.wissenschaft-online.de/as...t_l05.html#lqg

    Herzliche Grüße

    MAC

  9. #9
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    Standard

    Hallo mac
    Interessant in diesem Zusammenhang ist, wenn ich das richtig interpretiere, daß diese Arbeit von Matteo Galaverni und Günter Sigl eine direkte Widerlegung, oder mindestens Einschränkung einer Aussage aus der LQG darstellt.
    Hier allerdings
    http://einstein.reul-web.com/viewtop...t=2648&start=0
    ist man offenbar anderer Meinung.
    Orbit

  10. #10
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    Hallo Orbit,

    Zitat Zitat von Orbit Beitrag anzeigen
    Hier allerdings
    http://einstein.reul-web.com/viewtop...t=2648&start=0
    ist man offenbar anderer Meinung.
    interessant! Das ist allerdings eine andere Arbeit mit ganz anderem Messverfahren und anderem Energiebereich. Und wie gesagt, das war meine Interpretation dazu, die kann immer noch falsch sein. Vielleicht ist dieser offensichtliche Widerspruch aber auch der Anfang einer spannenden neuen Entwicklung? Oder auch nur was ganz banales?

    Vielleicht wissen ja UMa oder Ich oder Joachim oder ein anderer von uns schon was näheres dazu?

    Kann man eigentlich Stefan Deiters nicht auch mal zu solchen Themen befragen? Hab' mich nie getraut, weil ich mich an keinen einzigen Post erinnere, in dem das mal versucht wurde. Eigentlich blöd von mir. Kanns ja selbst versuchen. Was ich hiermit getan hab'

    Herzliche Grüße

    MAC

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