Spin, wie soll es funktionieren?

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Tethys

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Hallo Zusammen,

In letzten Zeiten versuche ich zu verstehen, wie die Welten der Atomen funktionieren. Besonders erstaunlich finde ich, wie Elektronen auf Magnetfelder reagieren. Da kommt es immer zum Umkippen eines Elektronen, wenn es die Bewegungsrichtung vom Nordpol zum Südpol eines Magneten wechselt, oder umgekehrt.

Deshalb gibt es bei allen Elektronen zwei Spins; +1/2 (Spin "up") und -1/2 (Spin "down").

Wenn so was einem Planeten nur mal passierte, dann hätte es schon bald mit der Rotation um die Achse aufgehört. Wieso wirken dann diese immer wieder wiederholte Umdrehungen auf Eigenrotation von Elektronen nicht?

Einiges interessiert mich noch, ob unser Erdmagnetfeld stark genug ist, damit es auf die Umdrehungen von Elektronen bewirken konnte. Irgendwie ist schwer zu vorstellen, dass alle Elektoren in mir plötzlich umkippen, wenn die Bewegungsrichtung vom Norden nach Süden ändere.

Gruß, Tethys
 
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MGZ

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Wenn du ein chemisches Element hast wie zB. Silber, dann ändert im (ausreichend starken) Magnetfeld nur genau ein Elektron seinen Spin. ;) Das Pauli-Prinzip sagt den Elektronen, dass sie alle verschiedene Zustände einnehmen müssen. Also nehmen die meisten Elektronen lieber einen kernnahen Zustand mit falschem Spin an, weil die Gesamtenergie viel niedriger ist.
Übrigens geht der Drehimpuls des Elektrons beim Umklappen nicht verloren. Er geht erst ins Magnetfeld und wird dann in Rotationsenergie der Erde umgewandelt.
 

Bernhard

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Wenn du ein chemisches Element hast wie zB. Silber, dann ändert im (ausreichend starken) Magnetfeld nur genau ein Elektron seinen Spin. ;)
Warum denn das? Silber hat doch ein Leitungsband mit frei beweglichen Elektronen. Der Impuls kann dort ziemlich viele Werte annehmen, so dass der Spin nicht mehr vom Pauli-Prinzip beeinflusst wird. Mit anderen Worten Silber ist magnetisierbar. Welche Art von Magnetismus dabei auftritt weiß ich allerdings auch nicht.
MfG
 

Ich

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Warum denn das? Silber hat doch ein Leitungsband mit frei beweglichen Elektronen. Der Impuls kann dort ziemlich viele Werte annehmen, so dass der Spin nicht mehr vom Pauli-Prinzip beeinflusst wird.
Nö, die Leitungsbänder sind in erster Näherung (Nulltemperatur) bis zur Fermikante gefüllt, alle Zustände sind doppelt besetzt. Um einen Spin zu kippen, müsste man dem Elektron Energie zuführen. Bei Temperatur hast du dann um die Fermikante rum einfach besetzte Zustände, die du beliebig ausrichten kannst.
Welche Art von Magnetismus dabei auftritt weiß ich allerdings auch nicht.
Pauli-Paramagnetismus.
 

ralfkannenberg

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In letzten Zeiten versuche ich zu verstehen, wie die Welten der Atomen funktionieren. Besonders erstaunlich finde ich, wie Elektronen auf Magnetfelder reagieren.
Hallo Tethys,

irgendwie denkst Du zu "makroskopisch". Dass man sich die Elektronenbahnen um den Atomkern wie Planetenbahnen um die Sonne vorstellen kann, ist letztlich nur ein Bild, denn bei den Planeten kommt es eher selten vor, dass sich Planeten im gleichen Abstand zur Sonne befinden, was bei den Elektronenbahnen der Regelfall ist.

Bei Planetenbahnen klappt das nur mithilfe der Lagrangepunkte und auch nur für deutlich masseärmere Körper ("Trojaner"), während die Elektronen allesamt dieselbe Masse (die irrelevant ist) und vor allem dieselbe Ladung aufweisen.

Entsprechend ist auch die Vorstellung, der Spin sei eine Art Mini-Magnetfeld, primär für die Vorstellung geeignet; so kommen auf den zumindest inneren Elektronenbahnen je ein Spin up und ein Spin-down vor, was wir bei Planeten ja auch nicht vorfinden.

Die Welt im Kleinen ist also anders als die Welt im Grossen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Tethys

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Hallo an alle,

Es ist sicherlich interessant, wie alles sich in winzigen Atomen dreht. Dank diesen Drehungen besitzt jedes Atomkern ein Magnetfeld. Ich denke aber nicht, dass Elektronen sich entlang den Feldlinien in diesem Magnetfeld bewegen, denn sonst müssten die jedesmal beim Ankommen zu den Polen umkippen.

Wenn ich dieses Bild sehe, http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Lorentzkraft_l&r_de.png , dann denke ich, dass es am einfachsten für einen Elektron wäre, wenn es sich, genauso wie Planeten, nur senkrecht zu den Feldlinien bewegte. So wird die Eigenrotation jedes Elektronen durch Lorentzkraft unterstützt, vorausgesetzt, wenn Elektronen und Atomkerne sich in gleicher Richtung bewegen.

Gruß, Tethys.
 
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Chrischan

Registriertes Mitglied
@Tethys
dann denke ich, dass es am einfachsten für einen Elektron wäre, wenn es sich, genauso wie Planeten, nur senkrecht zu den Feldlinien bewegte.
Auch wenn Du weiterhin Scheuklappen aufsetzt und die Realität ausblendest, die Realität passt sich nicht deinen kruden Phantasien an!

Wie Ralf schon bemerkte:
Die Welt im Kleinen ist also anders als die Welt im Grossen.

Deine Ignoranz nervt inzwischen gewaltig!
 

Tethys

Gesperrt
Hallo,
kann mir jemand klären klären, weshalb kommt es zur Entladung von Elektronen, die in obersten Schichten der Erdatmosphäre entlang Magnetfeldlinien hin und her bewegen, nicht?

Südpol - positiv, Elektronen - negativ, weshalb können die dann keinen Niederlassungsort da finden?
Gruß, Tethys
 
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Webmaster

Administrator
Teammitglied
Auf Wunsch des Users, der dieses Thema eröffnet hat, wurde dessen Titel von "Spin. Wie es funktioniert?" in "Spin, wie soll es funktionieren?" geändert.

Den User Tethys möchte ich bitten, beim Eröffnen eines Themas in Zukunft das Geschriebene zunächst noch einmal durchzulesen, bevor schließlich auf die Schaltfläche "Thema erstellen" geklickt wird.

Ich darf außerdem noch einmal daran erinnern, dass dieses Forum kein Ort für die Vorstellung von eigenen Fantasien über die Funktionsweise der Welt ist. Sollte ich weiterhin den Eindruck haben, dass es nicht um ein grundsätzliches Verständnis des angesprochenen Themenkomplexes geht, sondern um die Vorstellung eigener "Theorien", kann dies, wegen Postens von "Gegen den Mainstream"-Themen in anderen Forenbereichen, zu einer Verwarnung und schließlich zu einer Sperre führen.

S. D.
 

Tethys

Gesperrt
Danke @Webmaster,
werde mehr auf Grammatik zukünftig achten, und auf dem Boden der Tatsachen bleiben, damit es nicht zu phantastisch klingelte.

@Bernhard

die Seite von Dir ist bestimmt interessant, hat aber mit dieser Thema nichts zutun.

Stern-Gerlach-Experiment hat bestätigt, dass Elektronen sich in beiden Richtungen bewegen können. Ob die Elektronen sich hauptsächlich im Ekliptik bewegen, oder über die ganze Sphäre, bleibt aber unklar.
http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/spin.html

Ich weiß nicht, ob es stimmt, aber ich denke, dass wenn die Lorentzkraft des Atomkernes so wie von Bedeutung ist, dann wären die Elektronen, die sich um Äquator des Atomkernes bewegen, bisschen schneller gedreht, als die, die sich quer bewegen.

Hier ist ein gutes Video, wie Lorenzkraft auf einen Leiter bewirkt;
http://www.youtube.com/watch?v=kmJ285LSM5w

Wieso soll dann Lorenztkraft des Zentrum auf Eigendrehimpuls der Elektronen nicht bewirken?

Und ja, nicht alles in Atomen sich genauso wie in Galaxien dreht, denn die sind meistens miteinander fest gebunden.

Gruß, Tethys.
 
Zuletzt bearbeitet:

Tethys

Gesperrt
Eigentlich kann man gut vorstellen, dass jedes Elektron so wie dieses Leiter ist. ( Video 2 ) Und wenn die Pole eines Elektrones und selbst Atomkernes gleichgerichtet sind, dann wird Elektron bisschen nach recht geschubst. Wenn die andersrum liegen, dann wird Elektron nach links geschubst.

Die Elektronen, die andersrum liegen, bewegen sich aber entlang der Umlaufbahn auch andersrum, als selbst Atomkerne.

Deswegen ist es egal, ob ein Elektron Spin "up" ist, oder Spin "down", die Geschwindigkeit von beiden Typen bleibt gleich., vorausgesetzt dass die sich um Äquator des Atomkernes bewegen.
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
Hallo Tethys,
Und wenn die Pole eines Elektrones und selbst Atomkernes gleichgerichtet sind
kannst Du mir mal sagen, wo ein punktförmiges Teilchen seine Pole hat ?

dann wird Elektron bisschen nach recht geschubst. Wenn die andersrum liegen, dann wird Elektron nach links geschubst.
Dann könntest Du mir auch noch erklären, wie Du eine Welle ein bisschen nach rechts und ein bisschen nach links schubst.

vorausgesetzt dass die sich um Äquator des Atomkernes bewegen.
Und der Äquator eines Atomkernes würde mich auch noch interessieren, wo der liegt ...


Freundliche Grüsse, Ralf
 

rudolfuebbingdo

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Zu dem Wunsch einer Veranschaulichung mittels des Begriffes "Äquators"

eine Idee - rotierende Atomkerne:

Eine Einbringung des Begriffs "Äquators" entsteht aus dem
Bedürfnis einer Veranschaulichung, wie ich denke. -

Atomkerne, das heisst also die recht stabilen Zusammenballungen von Protonen
und Neutronen, werden, von weitem angeschaut - mit entsprechend
geeignet kurzwelligen Photonen - in erster Näherung nicht immer
kugelförmig sein, sondern abgeplattete Gebilde. - Ein Atomkern,
welcher nur genau aus 2 Nukleonen besteht, wird diesen Effekt am
ehesten veranschaulichen können. Die Abstraktionen der zugehörigen,
beschreibenden quantenmechanischen Gleichungen (z.B. auch Funktionen für Dichte)
steht zwar einer konkreten Veranschaulichung entgegen, verbietet
diese aber nicht immer, wie ich meine. - Interessant wäre es, im
Korpuskel- oder im Wellenmodell einmal zu beurteilen, wenn schon den
Elektronen eine Bewegungsrichtung / Orientierungsrichtung innerhalb der Elektronenschalen
zugewiesen wird, ob und in welchem Maß der Atomkern evtl. in
gegenläufiger Richtung rotiert. - In einem Koordinatensystem,
das ein Ellipsoid beschreibt, gibt bereits die Objektform Anlaß
für eine passende "Äquator"-Festlegung, auch ohne Kenntnis von eventuellen
Rotationsparametern. - Laienmeinung.
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
Sehr geehrter Herr Uebbing,

ich freue mich sehr, nach so langer Zeit wieder von Ihnen zu hören.


Freundliche Grüsse, Ralf Kannenberg
 

ralfkannenberg

Registriertes Mitglied
Sehr geehrter Herr Uebbing !

eine Idee - rotierende Atomkerne:

Eine Einbringung des Begriffs "Äquators" entsteht aus dem
Bedürfnis einer Veranschaulichung, wie ich denke.
Ich teile Ihre Ansicht.

Atomkerne, das heisst also die recht stabilen Zusammenballungen von Protonen
und Neutronen, werden, von weitem angeschaut - mit entsprechend
geeignet kurzwelligen Photonen - in erster Näherung nicht immer
kugelförmig sein, sondern abgeplattete Gebilde.
Vorsicht - auch dies ist eine Vorstellung aus der makroskopischen Welt. Vermutlich sind die tatsächlich irgendwie "abgeplattet" wie Sie schreiben, aber da muss man doch die genaueren Definitionen anwenden, um das genauer abschätzen zu können. Beachten Sie auch, dass in der uns gewohnten makroskopischen Welt die Schwerkraft dominiert; das ist in der Welt des Kleinen gar nicht so:

- auf Atomebene dominiert die elektromagnetische Wechselwirkung und
- auf Atomkernebene dominiert die starke Wechselwirkung - sonst würden die positiv geladenen Protonen den Atomkern ja auseinander jagen


- Ein Atomkern,
welcher nur genau aus 2 Nukleonen besteht, wird diesen Effekt am
ehesten veranschaulichen können. Die Abstraktionen der zugehörigen,
beschreibenden quantenmechanischen Gleichungen (z.B. auch Funktionen für Dichte)
steht zwar einer konkreten Veranschaulichung entgegen, verbietet
diese aber nicht immer, wie ich meine.
Auch hier gehe ich mit Ihnen einig, aber eben - ganz so einfach geht es nicht. Veranschaulichung ganz klar ja, aber wenn, dann richtig.


- Interessant wäre es, im
Korpuskel- oder im Wellenmodell einmal zu beurteilen, wenn schon den
Elektronen eine Bewegungsrichtung / Orientierungsrichtung innerhalb der Elektronenschalen
zugewiesen wird
Beachten Sie hierbei bitte auch, dass es sich bei diesen Zuweisungen um Wahrscheinlichkeiten handelt.

ob und in welchem Maß der Atomkern evtl. in
gegenläufiger Richtung rotiert.
Vorsicht: diese "Rotation", mit der Sie den Spin meinen, ist eine Quantenzahl, die für jedes Proton und für jedes Neutron im Atomkern gilt, nicht für den Atomkern als ganzes. Der mag vielleicht auch rotieren, aber das dürfte andere Ursachen haben. Das wissen aber die Spezialisten besser als ich, das ist ja nichts irgendwie neues.

- In einem Koordinatensystem,
das ein Ellipsoid beschreibt, gibt bereits die Objektform Anlaß
für eine passende "Äquator"-Festlegung, auch ohne Kenntnis von eventuellen
Rotationsparametern. - Laienmeinung.
Klar, einen "Äquator" kann man natürlich irgendwie festlegen, vermutlich je anch Anwendung auf unterschiedliche Weise. Und dann entsprechend überprüfen, dass diese Festlegung konsistent zu den anderen Parametern ist.

Das hat Tethys aber beides nicht gemacht.


Freundliche Grüsse, Ralf Kannenberg
 

rudolfuebbingdo

Registriertes Mitglied
Sehr geehrter Herr Kannenberg,

Ihnen vielen Dank für Ihre freundlichen Worte.

Mir kam es mit meinem Einzelbeitrag eigentlich nur darauf an,
Veranschaulichungsbestrebungen zu unterstützen, auch mit
den Fragezeichen, die sich zusätzlich auftun können und deren
man sich bewusst sein sollte.

Mit der Rotation des Atomkernes meinte ich nicht eine
"Spin"-bezogene Rotation, sondern eine kollektive
Rotation des Atomkernes im Ganzen, also der gemeinsamen Massen
der Nukleonen, wobei im Atomkern wegen der vielen
wechselwirkenden Teilchen (Gluonen, Kernkräfte) die "Hölle" los sein
mag. Offenbar können im Tropfenmodell Atomkerne sogar
vibrieren und infolge der Rotation auch Abplattungen
annehmen, wie ich dem Dokument
www-alt.gsi.de/documents/DOC-2008-Oct-57-1.pdf
entnehmen will. -

Dass der Begriff des Spins in der Quantenwelt
nicht in die Makrowelt 1:1 übertragbar ist,
habe ich schon sehr oft gelesen - eine dezidierte Unterschiedsliste könnte
hier weiterhelfen; insofern bitte ich um Nachsicht, dass
ich hier mittels der kollektiven Rotation, die ja auch
gequantelt sein wird, vom eigentlichen Thread-Titel
abgewichen bin. - Bitte, ich will mich jetzt
wieder aus die Diskussion herausnehmen, um mich
meinen eigentlichen Themen widmen zu können.
 

Tethys

Gesperrt
Hallo Ralf und Rudolf,
danke für eure Antworten.

zuerst möchte ich Postings von Gestern korrigieren, da ist einiges falsch.

Falls die Lorentzkraft von Atomkernen so wie von Bedeutung ist, dann soll die eine Auswirkung auf den Gesamtdrehimpuls von jeglichem Elektron haben.
Da wo alle Elektronen sich nicht um Atomkerne drehen, sonder um eigene Achse,, besitzt jedes Elektron eigenen Magnetfeld. Dadurch wird auch Lorenzkraft erschaffen.

Zuerst möchte ich über Elektronen reden, die sich entlang Atomkern-Äquator (Ekliptik) drehen.

Wenn die Pole eines Elektrones und selbst Atomkernes gleichgerichtet sind ( die beiden sich in gleicher Richtung drehen) dann wird Elektron bisschen nach recht geschubst (video 2). Es kommt zum Summieren von Lorenzkräften eines Elektrones und Atomkernes. Dadurch wird den Gesamtdrehimpuls des Elektrones nur größer, Elektron bekommt stets einen Schubs für weiteres Bestehen.

Wenn ein Elektron mit eigenen Polen andersrum liegt, als Atomkern, dann bewegt es sich in einer anderen Richtung als, Elektronen mit Spin "up", und es wird stets bisschen nach links geschubst (Video 2 ). Dadurch kommt es zum Resultieren von beiden Lorenzkräften, den Gesamtdrehimpuls des Elektrones geht stets verloren. Ich denke nicht, dass solche Elektronen auf immer und ewig existieren können.

Und was mit den Elektronen, die entlang Feldlinien bewegen? Ja die werden auch stets auf links oder rechts geschubst. Dann müssen sie noch umkippen, wenn Nordpol oder Südpol erreicht ist. Ich denke, nur Valenzelektronen können sich entlang Feldlinien bewegen können, und die Orientierung schnell ändern.

Ich denke, dass Elektronen, die sich entlang Feldlinien bewegen, deshalb umkippen müssen, weil wenn die sich nach Norden bewegen, dann liegt eigenes Nordpol auch vorne.


Gruß, Tethys.
 
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Chrischan

Registriertes Mitglied
Hallo Tethys,

deine Ideen über dein Atom-Modell, welche Du hier vorstellst, sind GdM!

Insofern begehst Du einen Regelverstoss, da das Posten von GdM-Themen ausserhalb des GdM-Bereiches verboten ist.
Ich werde dich deshalb melden.
 
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