Diskussion:Teilchenphysik: Teilcheneigenschaften

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Der Abschnitt bezüglich dem Radius von Elementarteilchen ist ziemlich falsch.

Artikel: Bei Teilchen wie dem Photon, welches weder Masse noch Ladung besitzt, kann man davon ausgehen, dass seine Energie, solange es als Welle in Erscheinung Tritt, innerhalb einer einer Wellenlänge lokalisiert werden kann. Tritt das Photon jedoch als Punktteilchen auf, so ist seine Energie in einem infinitesimalem Punkt konzentriert. Bei den anderen Teilchen ist es jedoch etwas komplizierter.

Kommentar Man würde aber nie vom Photon als Punktteilchen sprechen. Man kann vielmehr den Grenzfall unendlich kleiner Wellenlänge betrachten welcher guter Lokalisierbarkeit und gleichzeitig unendlich hoher Energie entspricht. Der grundlegende Unterschied zwischen Photon und z.B. Elektron ist: Das Photon ruht nie! Dem Photon wird immer aufgrund seiner Kinetik eine endliche De Broglie Wellenlänge zugeschrieben. Fängt man Elektronen oder "wirkliche" Kugeln wie Neutronen oder Atome in kleine Bereiche einzusperren, treten auch deren Welleneigenschaften zu Tage und die Lokalisierbarkeit geht trotz (im Fall des Neutrons) dem bekannten Radius verloren. Lokalisierbarkeit und Radius haben also schonmal nichts miteinander zu tun. Beim Photon stellt sich die Frage nach dem Radius auch gar nicht, da eine solche Größe bezugssystemabhängig wäre. Betrachtet man ein Photon im aktuellen Bezugssystem (BS) hat es eine Wellenlänge und einen Radius, in einem Bezugssystem welches sich in gleiche Richtung mit dem Photon bewegt, hätte das Photon einen lorentzkontrahierten Radius bei größer Wellenlänge und bei einem BS welches sich gegen die Flugrichtung bewegt immer noch einen lorentzkontrahierten Radius bei kleinerer Wellenlänge. Es macht also überhaupt keinen Sinn bei masselosen Teilchen von Radien zu sprechen.

Artikel: In den 1930er Jahren beschäftigten sich viele Physiker intensiv mit der Größe des Elektrons. Sie versuchten eine theoretische Formel für den Radius des Elektrons zu entwickeln und kamen zu der Formel r = \frac {e^2}{mc^2}, wonach das Elektron einen Radius von 3 · 10-13 cm hätte.

Kommentar: r ist der klassische Elektronenradius - man könnte hier die Selbstenergie des Feldes anführen (s. Wikipedia Artikel für eine genauere Ausführung).

Artikel: Zunächst schien dieser Wert mit den Beobachtungen einiger Erscheinungen gut übereinstimmen, aber neuere Experimente, sowie die Gleichungen der QED zeigen, dass das Elektron punktförmig zu sein scheint. Wir nehmen also an, dass alle elementaren Teilchen keine räumliche Ausdehnung haben. Ihr Radius ist Null, sie sind Punktteilchen ohne jede Ausdehnung. Das wird sie vermutlich irritieren, denn wie kann ein Teilchen ohne Radius eine Masse besitzen? Auch wenn dies nicht vorstellbar ist, so ist es die es durchaus kein Widerspruch - denn Masse und räumliche Ausdehnung sind von einander unabhängige Größen.

Kommentar: Die Gleichungen der QED zeigen überhaupt nicht, dass das Elektron punktförmig ist. Vielmehr nimmt die QED dies an. Damit sind viele Probleme verbunden, z.B. ist dadurch erst die Renormierung nötig. Fakt ist, dass experimentell das Elektron bis zu Strukturen von der Größe 10^-17cm nicht signifikant vom Punktteilchen abweicht. Daher kann man sagen, dass die QED mit der Annahme des punktförmigen Elektrons bis zu dieser Energie die Physik gut beschreiben kann. Man ist sich heute sicher, dass alle Quantenfeldtheorien (QED+schwache WW und QCD), die mit Punktteilchen arbeiten bei höheren Energien und kleineren Abständen (10^-33cm oder vorher) die Physik dort nicht mehr beschreiben können. Das hängt nicht nur mit der neu zu erwartenden Physik zusammen, sondern auch damit, dass alle QFT im Übergang zu unendlich hohen Energien tatsächlich nicht mehr selbstkonsistent sind. Die Selbstenergie des Elektron bei R=0 wäre ein z.B. ein Problem.

Masse und räumliche Ausdehnung sind auch keinesfalls unabhängig voneinander. Eine Theoriegrenze für den Radius dürfte der Schwarzschildradius des Elektrons sein. Allerdings ist bei solch kleinen Abständen die Physik - z.B. mögliche Quantengravitationseffekte, gänzlich unbekannt.

Um das nochmal zusammenzufassen: Theoretisch weiß man heute gar nichts über den Radius des Elektrons. Es gibt nicht eine einzige erfolgversprechende Theorie, die den Radius vorhersagen könnte (inkl. R=0). Vielmehr ist eine Obergrenze des Radius experimentell bekannt und man weiss, dass QFT bis zu solchen Energien/Abständen die Physik beschreiben. --79.216.205.194 16:31, 23. Jun. 2010 (CEST)Sebastian


Steht ja vorne in der Beschreibung, daß Koautoren erwünscht sind, am besten du meldest dich an und erläuterst das besser ;o)
Allerdings soll es vor wenigen Jahren gelungen sein, ein Photon in einem geeigneten Medium auf Schrittempo herunterzubremsen - oder vielleicht sollte man besser sagen, die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes, denn was bedeutet schon Photon, wenn das Licht nicht gerade irgendwas anregt oder sonst als Energiequant gemessen wird... Doktorchen 17:22, 23. Jun. 2010 (CEST)