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Physik » Relativitätstheorie » zwei Strahlungsquanten = Materie + Antimaterie
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Universität/Hochschule J zwei Strahlungsquanten = Materie + Antimaterie
Slighty
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2015-04-13


Hallo, mal eine ganz simple Frage:

Es heisst, wenn man zwei Enegiequanten aufeinander schiesst, meinetwegen Quanten aus dem Gammawellenbereich,

reagieren diese und erzeugen Materie und Antimaterie.

Dennoch heisst es, zwei Lichtstrahlen, die sich kreuzen, stören sich nicht. Wo fehlt mir da das Wissen, oder ist das die duale Natur des Lichtes bzw. der elektromagnetischen Strahlung ?

Gruss aus Rahden,

Sebastian.


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Dixon
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2015-04-13


Hallo Slighty,

daß sich kreuzende Lichtstrahlen sich nicht stören ist eine Erfahrungsfeststellung, die unter üblichen Bedingungen zutrifft.
Wenn man die Frage allerdings quantenfeldtheoretisch betrachtet, dann können Lichtteilchen sehr wohl miteinander reagieren. Allerdings nicht direkt, sondern über Austauschteilchen. Das ergibt dann ein Feynmandiagramm mit einem Viereck in der Mitte. Da sind also gleich vier Vertices beteiligt, und das macht den Vorgang sehr unwahrscheinlich. Das ist meines Wissens auch noch nicht beobachtet worden, aber da kann ich mich täuschen.
Die von Dir angedachte Erzeugung von Teilchen aus Strahlung ist nachgewiesen worden, beruht aber auf der Wechselwirkung eines Gammaquants mit einem Atomkern. Der nimmt den überschüssigen Impuls auf.
Reicht das erstmal? 😉

Grüße aus dem Moloch
Dixon


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Wissen ist Nacht! (Grundsatz der Eydeetischen Philophysik)



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Slighty
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2015-04-13



Hallo Dixon, danke für Deine Antwort. Ich hoffe, im Moloch ist es wenigstens gemütlich :)

Das hilft ein wenig weiter, zumal Du mir bestätigst, dass aus zwei Energiequanten Materie gewonnen werden kann.

Eigentlich will ich auf etwas ganz anderes hinaus. Es hat mit der Relativitätstheorie zu tun. Nach Einstein sind ja Energie und Masse äquivalent. Das bedeutet, dass Gammaquanten unter Umständen den gleichen Effekt auf die Raumzeit haben müssten wie schwere Masse, der sie ja äquivalent sind.

Bedeutet dies nicht, dass eine Energieänderung in einer lokalen Umgebung eine Dehnung der Raumzeit und damit der Gravitation zufolge hat ? Und betrachtet man die Gammaquanten als hochenergetische und hochfrequente elektromagnetische Strahlung, kann man nicht auch mit niederfrequenteren EM - Feldern (die dann natürlich weniger Energie haben) eine Raumzeit -Beeinflussung ausüben ? Ich weiss dass nach der Whiteschen Tensordynamik und dem Einstein - Hilbert - Tensor dies theoretisch der Fall ist. Also EM - Felder beeinflussen die Raumzeit.

Betrachte nochmal meine Frage über die Wechselwirkung von EM - Feldern und der Raumzeit. Liege ich dort richtig ?

Schönen Gruss, Sebastian.

Vielleicht sollte man meinen Thread in "Relativitätstheorie" verschieben.


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wessi90
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2015-04-13


Ich bin zwar kein Experte der Allgemeinen Relativitätstheorie und deren Vereinigung mit der Quantenfeldtheorie. Aber soweit ich weiß, gibt es bisher keine funktionierende Vereinigung und speziell zur Gravitation auf kleinen Skalen weiß man auch experimentell wenig.

Von daher kann man nach heutigem Wissensstand die Frage, welchen Einfluss bspw. ein Photon auf die Raumzeit hat, nicht beantworten.




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Slighty
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2015-04-13


Hallo wessi90, wir kennen uns schon von meiner Frage zur Green´schen Funktion :)

Danke für Deine Antwort, dann müsste man damit tatsächlich experimentieren.

Dass das elektrostatische Feld keinen Einfluss auf die Raumzeit hat, ist spätestens seit der Erklärung des Biefeld - Brown - Experiments als Ionenwind klar.

Aber inwieweit EM - Felder einen Einfluss haben, ist hochinteressant.
Es lässt sich meiner Meinung nach nur bedingt auf den gravitativen Einfluss des Photons reduzieren, weil EM - Strahlung auch Wellencharakter hat. Aber ok. Hier ergeben sich bestimmt einmal interessante Experimente.

Mir würde da das Gravitationsfeld eines Blitzes in der Atmosphäre einfallen, also ob ein Blitz (EM - Feld, eigentlich ein "Delta - E" - Feld) Einfluss auf die Gravitation hat. Wenn dieser Effekt im messbaren Rahmen ist.

Danke für Dein Feedback und ich warte noch auf andere Antworten.

Gruss, Sebastian.


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wessi90
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, eingetragen 2015-04-13


Das Problem dabei ist, dass die Gravitation eine so extrem schwache Kraft ist. Man weiß z.B. gar nichts über die Stärke der Gravitation zwischen Elektron und Atomkern, die Gravitation könnte dort Größenordunungen stärker sein, wir könnten es nicht messen.

Dasselbe befürchte ich, ist für Versuche mit EM-Strahlung der Fall. Vielleicht haben wir hier aber auch noch einen Experten auf dem Gebiet, der da genauere Erläuterungen liefern kann.



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Slighty
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2015-04-13


@wessi90

genau das meinte ich, die Gravitation ist extrem schwach.

Man bräuchte wahrscheinlich sehr empfindliche Instrumente, um die Gravitationsverzerrung durch einen Blitz zu messen.

Vielleicht gibt es solche Instrumente noch gar nicht ...




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Dixon
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, eingetragen 2015-04-14


Hallo Slighty,

2015-04-13 22:16 - Slighty in Beitrag No. 2 schreibt:
Ich hoffe, im Moloch ist es wenigstens gemütlich :)

Jo, geht so. Um an 5000 Einwohnern vorbeizukommen brauche ich aber nur 'n paar Minuten... 😁 😉 (geschätzt).

2015-04-13 22:16 - Slighty in Beitrag No. 2 schreibt:
Bedeutet dies nicht, dass eine Energieänderung in einer lokalen Umgebung eine Dehnung der Raumzeit und damit der Gravitation zufolge hat ? Und betrachtet man die Gammaquanten als hochenergetische und hochfrequente elektromagnetische Strahlung, kann man nicht auch mit niederfrequenteren EM - Feldern (die dann natürlich weniger Energie haben) eine Raumzeit -Beeinflussung ausüben ? Ich weiss dass nach der Whiteschen Tensordynamik und dem Einstein - Hilbert - Tensor dies theoretisch der Fall ist. Also EM - Felder beeinflussen die Raumzeit.

Wo soll denn die Energieänderung herkommen? Da verwandelt sich höchstens Masse in Energie, es sieht danach also aus wie vorher.
Photonen treten im allgemeinen in "Massen" auf, man betrachtet sie also nicht als Einzelquenten, sondern als großes Energiepaket. Dann hat man auch keine Probleme mit der Quantennatur. Für niederfrequente Wellen (eben: keine Quanten) ist das Phänomen noch stärker. Selbst ein Mikrowellenquant hat eine so geringe Energie, daß sie immer in unabzählbarer Menge auftreten. Experimente mit Einzelquenten in diesem Bereich erfolgen daher bei Temperaturen ganz kurz über Null Kelvin.
Andersherum bedeutet das auch, daß man Unmegen von Photonen konzentrieren müßte, um eine gravitative Wirkung zu erzielen. Um nicht zu sagen: absurde Mengen.
Was ist die Whitesche Tensordynamik? Das erinnert mich nur an "Event Horizon"... 😉

Grüße
Dixon



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Slighty
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2015-04-15


Hallo Dixon,

ja, die whitesche Tensordynamik kommt in "Event Horizon" vor, die gibt es aber wirklich. Wie oft in Sci - Fi - Filmen steckt eine Halbwahrheit dahinter. Allgemein wird damit der
Einstein - Hilbert - Tensor beschrieben. Und es handelt sich tatsächlich um das Wechselspiel von Energie und Gravitation.

Du bist ganz gut auf meine Frage eingegangen. Es interessiert mich tatsächlich das Wechselspiel von Energie und Gravitation. Meine Frage ist, ob man mit Energiefeldern, die gross genug sind, eine messbre Beeinflussung der Raumzeit herbeiführen kann.

Mit Energieänderung meine ich die lokale Änderung der Energie, wie sie zum Beispiel in einer propagierenden EM - Welle vorkommt. Wenn eine EM - Welle vorbeirauscht, ändert sich lokal die Energie.

Es steht fest, dass die Wechselwirkung von EM - Strahlung mit einem anderen EM - Strahl zu Massenproduktion führt und damit indirekt eine Beeinflussung der Ruamzeit gegeben ist. Was mich jetzt allerdings interessiert, ist, da ja E=mc², ob man diese Umwandlung von Energie in Materie durchführen muss oder ob Energie ALLEIN auch eine Beeinflussung der Raumzeit zur Folge hat.

Und zweitens, in welcher Grössenordnung kommt dies vor, ist es also messbar.

Gibt es dazu Theorien oder Ansätze (am besten physikalische ohne viel Mathe) ?

Schönen Gruss vom Lande, ich muss 10 min gehen um an 5 Leuten vorbeizukommen :)


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Dixon
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, eingetragen 2015-04-16


2015-04-15 22:28 - Slighty in Beitrag No. 8 schreibt:
Es steht fest, dass die Wechselwirkung von EM - Strahlung mit einem anderen EM - Strahl zu Massenproduktion führt und damit indirekt eine Beeinflussung der Ruamzeit gegeben ist. Was mich jetzt allerdings interessiert, ist, da ja E=mc², ob man diese Umwandlung von Energie in Materie durchführen muss oder ob Energie ALLEIN auch eine Beeinflussung der Raumzeit zur Folge hat.

Und zweitens, in welcher Grössenordnung kommt dies vor, ist es also messbar.

Gibt es dazu Theorien oder Ansätze (am besten physikalische ohne viel Mathe) ?

Wieche nicht vom Pfade ab: die Ww Licht-Licht ist, wie gesagt, sehr unwahrscheinlich. Die Beeinflussung der RZ also seeehr gering.
Das Dings da in der Einsteingleichung heißt nicht umsonst Energie-Impuls-Tensor. Energie allein kann auch eine Beeinflussung der Raumzeit bewirken. Aber: Materie ist einfach kompakter. Die für meßbare Auswirkungen zu konzentrierende Menge Energie ist gigantisch.
Viel ausrechnen muß man da nicht: einfach ein bischen mit E=mc^2 und E=hf herumspielen. Was wöge z.B. die Strahlung, die pro Zeiteinheit die Oberfläche der Erde trifft?

Grüße
Dixon



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Hallo Dixon,

ok, also eine Ansammlung von Energie führt zu gravitativen Effekten, auch wenn diese sehr klein sind. Darauf wollte ich hinaus. Die Erzeugeung von Mini - Schwarzen Löchern wird dann wahrscheinlich ähnlich funktionieren. Dann muss ein Lichtstrahl ja auch eine Furche in der RZ hinterlassen, bzw. temporär erzeugen, wenn er propagiert.

Darauf kann man ja schonmal bauen.

Jetzt meine weiterführende Frage:

Kann man die Raumzeit auch mit EM - Feldern beeinflussen ? Nach Michelson gibt es ja keinen Äther, in dem sich Licht fortbewegt. Allerdings ist die Raumzeit ja auch eine Art "Äther" in dem sich die Masse und Energie befinden. Also eine grundlegende Struktur. Kann man irgendwie mit EM - Strahlung diese Struktur beugen, also Gravitation erzeugen ?

Und noch eine Frage: Erzeugt Antimaterie Gravitation oder Antigravitation ?


Schönen Gruss, Sebastian.


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2015-04-18 21:41 - Slighty in Beitrag No. 10 schreibt:
Kann man die Raumzeit auch mit EM - Feldern beeinflussen ?

Darüber reden wir die ganze Zeit.

2015-04-18 21:41 - Slighty in Beitrag No. 10 schreibt:
Und noch eine Frage: Erzeugt Antimaterie Gravitation oder Antigravitation ?

Nach allem, was wir wissen, gibt es keine Antigravitation. Antiteilchen verhalten sich nicht anders als Teilchen, soweit man das bisher testen konnte.

Grüße
Dixon



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Hallo Dixon,

ok. Ich dachte mir schon, dass Antimaterie Gravitation erzeugt und keine Antigravitation. Es sind ja nur die Ladungen der Elementarteilchen anders, nicht der Energieinhalt nach E=mc².

Ja, ok. Also beeinflusst ein propagierender EM - Strahl die Raumzeit. Er fliegt also entlang einer Furche in der RZ. Wenn auch nur schwach und längst nicht so stark wie fliegende Materie eine Furche erzeugt. Kann man sich das so vorstellen ? Sag mal.

Das war eigentlich die Frage auf die ich hinauswollte. Also gibt es eine WW zwischen EM - Feldern und Gravitation. Wenn auch nur schwach.

Das EM - Felder umgekehrt der Gravitation unterliegen, kannst Du ja an Gravitationslinsen um schwarze Löcher sehen.

Es ist schon erstaunlich, was Einstein und die anderen da für ein Modell gebaut haben.

Gut, damit ist das Thema erstmal geklärt.

Schönen Gruss, Sebastian.


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