Physik Antimaterie

[Seth93]

Hallo,

ich beschäftige mich zurzeit mit Antimaterie und werde hier immer mal wieder Fragen reinposten.

Auf Wikipedia
steht, dass 1928 Dirac das Positron theoretisch vorhersagte.

Die Dirac-Gleichung versteh ich schonmal nicht.

Kann jemand vielleicht vereinfacht erklären, wie Dirac daraufkam, dass es ein Positron geben muss?

 

[DaPhreak]

Wieviel Vorwissen hast Du denn? Schon mal mit Differentialgleichungen zu tun gehabt? Mit Quantenphysik? Schrödinger-Gleichung ein Begriff?


Passiert ist das bei dem Versuch, Relativitätstheorie und Quantenphysik in einer mathematischen Theorie zu vereinen. Dirac gelang das und er untersuchte dann alle Lösungen die diese Theorie zulässt. Dabei kamen Lösungen heraus, die mathematisch korrekt waren, aber physikalisch keinen Sinn zu ergeben schienen. Teilchen mit negativer Energie beispielsweise. Davon ließ sich Dirac aber nicht abschrecken - er meinte, was mathematisch zulässig ist, muss auch physikalisch in irgendeiner Form existieren (können).


Die echte Erklärung der theoretischen Physik zu verstehen dürfte eine ziemliche Herausforderung sein, denn das ist wirklich starker Tobak. Wenn es um eine anschauliche Erklärung geht würde ich mal in den einschlägigen Wissenschaftsmagazinen suchen.

Zum Beispiel im Spektrum der Wissenschaft, da gibt's auch den vollständigen Artikel als HTML (Sie können den Artikel als HTML-Datei abrufen -> Datei abrufen), ganz nett geschrieben eigentlich.

Hoffe es hilft.

 

[Seth93]

Wieviel Vorwissen hast Du denn? Schon mal mit Differentialgleichungen zu tun gehabt? Mit Quantenphysik? Schrödinger-Gleichung ein Begriff?

Mit Differntialgleichung zwar schon, aber hab mir mal ein paar dieser Formeln angeguckt und nicht verstanden.
Kann auch daran liegen, dass bei Wikipedia die Zeichen ein wenig komisch sind und ein wenig ausführlicher alles beschrieben ist.

Quantenphysik hatten wir noch nicht, ich hab mir nur ein Video über Doppelspalt-Experiment angesehen.

Zu Schrödinger-Gleichung hab ich grad gegooglet.

Sie beschreibt die zeitliche Entwicklung des System-Zustands (synonym: Wellenfunktion), solange das System sich selbst überlassen ist und keine Messung vorgenommen wird.

Erinnert mich ein wenig an Doppelspalt-Experiment.


So wie du es bisher erklärt hast reicht es vollkommen.
Ist auch sehr verständlich und ich denke weiter will ich auch nicht in die Dirac-Gleichung eingehen.


Und am Rande:

was mathematisch zulässig ist, muss auch physikalisch in irgendeiner Form existieren (können).

Dann dürfte das vielleicht auch für Dimensionen gelten?

 

[DaPhreak]

So wie du es bisher erklärt hast reicht es vollkommen.
Ist auch sehr verständlich und ich denke weiter will ich auch nicht in die Dirac-Gleichung eingehen.

Okay, freut mich, dass es geholfen hat. Ein wenig detaillierter ist noch der von mir verlinkte SdW-Artikel aber wenn Dir das so reicht dann ist es ja gut.

Und am Rande:

Dann dürfte das vielleicht auch für Dimensionen gelten?

Meinst Du damit vielleicht die Dimensionen die in der theoretischen Physik im Rahmen der M-Theorie auftauchen (11-dimensionale Supergravitation oder 10-dimensionale Stringtheorie)?

Da muss ich vorsichtig sein was ich sage, weil ich davon sehr wenig weiß. Und was man so hört ist meistens zu populärwissenschaftlich um wirklich Gehalt zu haben.

Zumindest sind das für mich alles auch eher mathematische Theorien, die in ihrer Konsequenz bestimmte Effekte erklären, aber nicht direkt beobachtet werden können. Insofern gibt es da schon eine gewisse Ähnlichkeit: Ein mathematisch sinnvolles Modell, was phyikalisch nicht direkt nachweisbar ist, höchstens in Experimenten indirekt auf Konsistenz geprüft werden kann.

 

[Schwarzdrossel]

Ich kenne eine Katze namens Schrödinger, aber ob das was hilft...

Ähm. Mit Gleichungen kann ich leider nicht dienen, da ich das in der Schule nie hatte...
Hätte ich aber gern gehabt, Quantenphysik ist spannend.

 

[DaPhreak]

Hätte ich aber gern gehabt, Quantenphysik ist spannend.

Stimmt. Aber eben auch mathematisch anspruchsvoll. An der Stelle zitiere ich gerne prerequesites von abstruse goose (Tipp: Draufklicken für Teil 2 bis Teil 7 ), das trifft's dann doch recht gut...

 

[Seth93]

Sorry, das ich so lange mehr geschrieben habe.
Hatte Ferien und wenig Lust auf Physik.


Hab eine Frage zu Mesonen und Quarks:

Mesonen sind instabile, subatomare Teilchen. Aufgebaut aus einem Quark-Antiquark Paar[...]

Bestehen sie immer aus einem "normalen" Quark und einem Antiquark?

Annihilation findet da nicht statt, sofern sie unterschiedlich sind?
Findet Annihilation allgemein bei Quarks auch statt?


Dann versteh ich eines zu Antineutronen nicht:

Das Antineutron ist wegen seiner elektromagnetisch wechselwirkungslosen Annihilationsreaktionen (nantin) ? Prod. und (nantip) ? Prod. interessant.

https://de.wikipedia.org/wiki/Antineutron

Was bedeutet Prod. in dem Fall?
Wieso sind Antineutron interessant?

 

[DaPhreak]

Ich versuch mal zu antworten, obschon Elementarteilchenphysik nicht grade meine Stärke ist, insofern keine Garantie.

Bestehen sie immer aus einem "normalen" Quark und einem Antiquark?

Ja, das definiert sie als Mesonen. Sie gehören zu den Hadronen, wo es drei Unterklassen gibt: Baryonen (3 Quarks), Antibaryonen (3 Antiquarks) und Mesonen (1 Quark + 1 Antiquark).

Annihilation findet da nicht statt, sofern sie unterschiedlich sind?
Findet Annihilation allgemein bei Quarks auch statt?

Ich glaube nicht dass man da von Annihilation sprechen kann, da Quarks ja nie alleine vorkommen sondern immer gepaart, in Paaren die halt "kompatibel" sind.

Wieso sind Antineutron interessant?

Denke damit gemeint war dass sie elektrisch neutral sind. Das ist anders als bei Elektron/Positron oder Proton/Antiproton, die ja auch umgekehrte elektrische Ladung haben, so dass die elektrische Wechselwirkung eine Rolle spielt.

Was bedeutet Prod. in dem Fall?

Das weiß ich auch nicht.