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THEMA: Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit?

Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 16:57 #59800

Aus der Diskussion um Teilchen und Antiteilchen wurde klar, dass es keine Teilchen mit "negativer" Energie gibt. Stattdessen gibt es die CPT-Symmetrie, d.h. Teilchen und Antiteilchen unterscheiden sich in Ladung, Parität und Zeitpfeil.

Lasst uns doch mal folgende These diskutieren:

Man kann doch durchaus auf die Idee kommen, dass Ladungsumkehr die Spiegelung der Raumzeit (Parität, Zeitpfeil) ist und gar keine unterschiedlichen Phänomen darstellen. Somit würde sich die CPT-Symmetrie auf eine Raumzeitsymmetrie reduzieren und man hätte den Begriff "Ladung" im Sinne des Reduktionismus überflüssig gemacht.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 17:20 #59801

Hallo Michael D
Ladungsumkehr und Spiegelung der Raumzeit? Hört sich gut an!
Ich glaube, wir meinen fast das Gleiche wenn ich postuliere: ± Ladung entsprechen schlicht der Links- bzw. Rechtdrehung/Rotation der Ladungsträger.
Und wie sähe die Situation eigentlich aus , wenn man nicht dauernd nach Antimaterie suchen würde sondern schlicht fragte : sind die Ladungsträger im Universum ausgeglichen?
Gruß
Wolfgang

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 17:31 #59804

wotscheu schrieb: Ich glaube, wir meinen fast das Gleiche wenn ich postuliere: ± Ladung entsprechen schlicht der Links- bzw. Rechtdrehung/Rotation der Ladungsträger.

Das reicht nicht. Das wäre nur Paritätswechsel, also Raumspiegelung.

Und wie sähe die Situation eigentlich aus , wenn man nicht dauernd nach Antimaterie suchen würde sondern schlicht fragte : sind die Ladungsträger im Universum ausgeglichen?

Nein, das ist Unsinn. Die hätten sich längst annihiliert. Dieses Szenario hat man ja richtigerweise in den Zeitraum kurz nach dem Urknall verlegt. Die Materie, also wir, sind bei diesem Prozess übriggeblieben.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 18:16 #59812

@ Michael

Du bist auf dem richtigen Weg.

Im Prinzip gibt es keine negativen Ladungen, das sieht nur wegen der Spiegelung der Raumzeit für eine Ladung die gespiegelt ist so aus.

"Es ist Alles möglich im Universum, Hauptsache es ist genügend unvernünftig. Nils Bohr"

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 18:23 #59813

Hallo Michel D,

Das reicht nicht. Das wäre nur Paritätswechsel, also Raumspiegelung.

na und...was braucht es denn noch für den Unterschied?

Nein, das ist Unsinn. Die hätten sich längst annihiliert. Dieses Szenario hat man ja richtigerweise in den Zeitraum kurz nach dem Urknall verlegt. Die Materie, also wir, sind bei diesem Prozess übriggeblieben.

Ich sprach von Ladungsträgern: Wieso sollten sich Elektronen und Protonen denn annihiliert haben?

(Wie schon Archibald Wheeler , war das glaube ich, vermutete und ich mit ihm: in den Protonen verstecken sich die Positronen!...aber lass das mal einfach weg... nimm Ladungsträger)

Gruß
Wolfgang

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 20:35 #59834

Nachdenker schrieb: Im Prinzip gibt es keine negativen Ladungen, das sieht nur wegen der Spiegelung der Raumzeit für eine Ladung die gespiegelt ist so aus.

Ich sehe es eher so: die Physik muss dieselbe sein, egal wie wir sie beschreiben. Meine These war, dass Ladungsumkehr durch Raumzeitspiegelung erreicht werden kann. Welche Ladung vor diesem Prozess vorhanden ist, spielt dabei keine Rolle.

wotscheu schrieb: na und...was braucht es denn noch für den Unterschied?

Zeitumkehrung.

Ich sprach von Ladungsträgern: Wieso sollten sich Elektronen und Protonen denn annihiliert haben?

Ach so. Ich denke, das Universum kann man als Ganzes als elektrisch neutral betrachten.

...in den Protonen verstecken sich die Positronen!

Das ist definitiv Unsinn. Heute wissen wir, das in den Protonen noch 3 Quarks drinstecken und die durch Gluonen zusammengekittet werden.

Wir sollten für die weitere Diskussion Feynman-Diagramme benutzen (Zeitachse senkrecht, Ortsachse waagrecht):



Es gibt zwei Deutungsweisen:

Aktuell: Von links unten kommt ein Elektron, von rechts unten ein Elektron mit negativer Energie bzw. negativem Zeitpfeil (siehe Diagramm), d.h ein Positron mit positiver Energie und positivem Zeitpfeil. Sie treffen sich und annihilieren unter Abgabe eines Photons.

Veraltet: Von links unten kommt ein Elektron. Plötzlich verliert es seine Energie durch Freisetzung eines Photons und verschwindet, indem es ein "Loch" im Dirac-See füllt.

Wenn man weiter drüber nachdenkt, werden einem die konzeptionellen Mängel bei der veralteten Theorie des "Dirac-Sees" klar.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 22:10 #59844

Hi

Michael D. schrieb: Man kann doch durchaus auf die Idee kommen, dass Ladungsumkehr die Spiegelung der Raumzeit (Parität, Zeitpfeil) ist und gar keine unterschiedlichen Phänomen darstellen. Somit würde sich die CPT-Symmetrie auf eine Raumzeitsymmetrie reduzieren und man hätte den Begriff "Ladung" im Sinne des Reduktionismus überflüssig gemacht.


Lässt sich die Paritätsverletzung der schwachen Wechselwirkung hier ebenfalls integrieren?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 31 Okt 2019 23:41 #59848

< Das ist definitiv Unsinn. Heute wissen wir, das in den Protonen noch 3 Quarks drinstecken und die durch Gluonen zusammengekittet werden.>

Definitiv? Wir wissen, das beim Zerschlagen von Protonen einige Teilchen entstehen: Quarks und Gluonen hat dabei noch keiner gesehen...

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 01 Nov 2019 12:22 #59868

seb110 schrieb: Lässt sich die Paritätsverletzung der schwachen Wechselwirkung hier ebenfalls integrieren?

Wahrscheinlich nicht. Es ist nur eine These. Wir sollten versuchen, sie zu widerlegen. Denn es ist hochwahrscheinlich, dass man sie widerlegen kann. Die Wissenschaft hat den zusätzlichen Freiheitsgrad der Ladung nicht umsonst bis heute gebraucht.

wotscheu schrieb: Definitiv? Wir wissen, das beim Zerschlagen von Protonen einige Teilchen entstehen: Quarks und Gluonen hat dabei noch keiner gesehen...

Doch natürlich hat man die gesehen. Die Quarks kann man darüber hinaus auch durch Streuexperimente sehen, ohne die Protonen/Neutronen zu zerschlagen.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 01 Nov 2019 16:11 #59890

wotscheu schrieb: Quarks und Gluonen hat dabei noch keiner gesehen...

Aber dass die Masse der diversen Quarks auf drei Kommastellen bekannt ist, ist Dir schon bekannt?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 09:59 #60074

Auch hier nochmal ein wichtiges Zwischenfazit:

In diesem Link nochmal die klaren Aussagen von Hr. Gaßner:

1.) Auch Antiteilchen haben positive Energie.
2.) Antiteilchen lassen sich auch als die ihnen entsprechenden Teilchen mit negativem Zeitpfeil interpretieren. So werden Positronen auch als Elektronen mit negativem Zeitpfeil in die Feynmandiagramme eingezeichnet (Folge AzS zu Feynmandiagrammen)

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 10:47 #60077

Wie werden dann Teilchen eingezeichnet, die mit ihren Antiteilchen identisch sind?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 11:32 #60082

Michael D. schrieb: 2.) Antiteilchen lassen sich auch als die ihnen entsprechenden Teilchen mit negativem Zeitpfeil interpretieren. So werden Positronen auch als Elektronen mit negativem Zeitpfeil in die Feynmandiagramme eingezeichnet (Folge AzS zu Feynmandiagrammen)

Nein, das ist keine Interpretation sondern eine Zeichenvorschrift (Legende): "so zeichnen als wären sie rückläufige Elektronen"

Aber im Feynmandiagramm interessiert insoweit vor allem die Ladung und insoweit sind rückläufiges Elektron und Positron gleich.

Feynman schreibt es zwar so wie Du (QED_The_strange_theory_of_light_and_matter-1985 Seite 98):

The backward moving electron ... we say it has a positive charge ... For this reason it's called a positron.

Aber ein echt zeitrückläufiges Objekt müßte in allen Eigenschaften spiegelbildlich sein und nicht nur in einigen:
wiki: Das Positron ... ist das Antiteilchen des Elektrons, mit dem es bis auf das Vorzeichen der elektrischen Ladung und des magnetischen Moments in allen Eigenschaften übereinstimmt.

ClausS schrieb: Wie werden dann Teilchen eingezeichnet, die mit ihren Antiteilchen identisch sind?

völlig normal

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 12:17 #60087

Die zeitliche Umkehr ergibt sich durch Vorzeichenänderung in der zeitlichen Wellengleichung. Wo in der Wellengleichung finde ich denn die Ladung?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 12:20 #60089

Manfred S schrieb: Die zeitliche Umkehr ergibt sich durch Vorzeichenänderung in der zeitlichen Wellengleichung. Wo in der Wellengleichung finde ich denn die Ladung?

Die Wellengleichung ist mir eigentlich egal, die sollte natürlich auch funktionieren.

Das Positron hat positive Ladung, die eben gerade Feynmans Begründung für die Zeitumkehr war.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 12:35 #60091

ra-raisch schrieb: Die Wellengleichung ist mir eigentlich egal, die sollte natürlich auch funktionieren.

Das Positron hat positive Ladung, die eben gerade Feynmans Begründung für die Zeitumkehr war.

Aber wieso? Feynman wird das doch wohl genauer begründet haben. Der Zusammenhang von positiver Ladung und Zeitumkehr ist für mich nicht offensichtlich.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 12:44 #60094

Feynman schrieb:
Even more strange is the possibility, that the electron emits a photon then travels backwards in time to absorb a photon and then proceeds forward in time again. ...
The backwards moving electron when viewed with time moving forwards appears the same as an ordinary electron, except it's attracted to normal electrons - we say it has a positive charge. ... (...polarization ... why the sign of j ... appears reversed ... making the charge appear positive) For this reason it is called a positron.

Da es jedoch auch Energie in die Zukunft transportiert, ist es eben nicht einfach ein in der Zeit gespiegeltes Elektron.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 16:19 #60131

ra-raisch schrieb: Da es jedoch auch Energie in die Zukunft transportiert, ist es eben nicht einfach ein in der Zeit gespiegeltes Elektron.

Richtig. Es ist komplizierter. Es ist eine volle C(harge)-P(arity)-T(ime)-Umkehr. Darüber sollten wir uns jetzt Gedanken machen.

Manfred S schrieb: Aber wieso? Feynman wird das doch wohl genauer begründet haben. Der Zusammenhang von positiver Ladung und Zeitumkehr ist für mich nicht offensichtlich.

Für mich auch nicht. Ladung hat mit Zeit erstmal nix zu tun. Energie und Zeit sind dagegen artverwandt und hängen über Noether-Theorem und Unschärferelation zusammen. Allerdings ahne ich intuitiv, dass man möglicherweise Ladungsumkehr durch eine Raumzeitoperation ersetzen kann. Es gibt so viele Freiheitsgrade im Standardmodell. Sollte es nicht das Bestreben sein, die zu reduzieren und das Modell einfacher zu machen? Wir sollten versuchen, dem Begriff der "Ladung" die Abstraktion zu nehmen und ihm eine gewissen Anschaulichkeit zu verleihen.

Auch hier als Anregung zum Nachdenken nochmal die Animation der Wellenfunktionen von Teilchen und Antiteilchen:



Es scheint wirklich so zu sein, dass "Ladung" als unabhängiger zusätzlicher Freiheitsgrad aufgefasst wird, der nur über die Einführung der komplexen Ebene als unterschiedlicher komplexer Drehsinn zu veranschaulichen ist. Auch mathematisch wird es scheinbar so gehandhabt, nämlich durch Spaltung der Wellenfunktion in einen positven und negativen Teil:

\(A(x) = x_0\cdot \frac{1}{2}(e^{i\omega t}+e^{-i\omega t})\)

Wenn wir also klassisch gemäss QFT Teilchen und Antiteilchen unterscheiden wollen, kommen wir an der Einführung von komplexen Feldern nicht vorbei. Auf Seite 68 des Buches " Quantenfeldtheorie " wird es folgendermassen beschrieben:

"...Bei komplexen Feldern gibt es eine neue Symmetrie, die Ladungskonjugation C. Bei dieser Transformation werden die Teilchen durch ihre entsprechenden Antiteilchen ersetzt. Der Operator der Ladungskonjugation C transformiert das Feld in das komplex-konjugierte Feld. Sowohl der Strom als auch die Ladung haben eine negative C-Parität..."

Auf Seite 60 lesen wir sinngemäß: "...In der Feldtheorie interpretiert man die Zustände negativer Energie als Antiteilchen mit positiver Energie. Bei einem reellen Feld sind Teilchen und Antiteilchen identisch..."

Somit gibt es reelle Felder (z.B. EM-Feld, Higgsfeld), wogegen die Felder von Elektronen und Positronen komplexe Felder darstellen.

Dabei werden Strom und Ladung folgendermassen definiert:

Strom: \(C\phi C^{-1}=\phi^*\)
Ladung: \(CQC^{-1}=-Q\)

Dazu noch die Definition des Ladungsoperators Q (a: Teilchen, b: Antiteilchen):

\(Q=\int d^3\vec{p}(a^*a-b^*b)\)

Herzlichen Glückwunsch! Das müssen wir jetzt nur noch begreifen!

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 16:58 #60136

Michael D. schrieb: Richtig. Es ist komplizierter. Es ist eine volle C(harge)-P(arity)-T(ime)-Umkehr. Darüber sollten wir uns jetzt Gedanken machen.

Puh, schwere Geburt, aber nun kann ich wohl nicht mehr viel helfen.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 17:14 #60137

hallo Michael D.
wotscheu schrieb: Definitiv? Wir wissen, das beim Zerschlagen von Protonen einige Teilchen entstehen: Quarks und Gluonen hat dabei noch keiner gesehen...

Di schiebst: Doch natürlich hat man die gesehen. Die Quarks kann man darüber hinaus auch durch Streuexperimente sehen, ohne die Protonen/Neutronen zu zerschlagen.


Das ist sehr interessant! auch durch Streuexperimente?? Hast Du dafür eine Quelle?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 17:51 #60140

wotscheu schrieb: Das ist sehr interessant! auch durch Streuexperimente?? Hast Du dafür eine Quelle?

Kannst Du googeln. Bitte dazu einen neuen Thread eröffnen. Das brauchen wir hier nicht diskutieren.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 18:42 #60149

wotscheu schrieb: hallo Michael D.
wotscheu schrieb: Definitiv? Wir wissen, das beim Zerschlagen von Protonen einige Teilchen entstehen: Quarks und Gluonen hat dabei noch keiner gesehen...

Di schiebst: Doch natürlich hat man die gesehen. Die Quarks kann man darüber hinaus auch durch Streuexperimente sehen, ohne die Protonen/Neutronen zu zerschlagen.

Es ist ganz anders:

Die Quarks kann man nicht aus dem Confinement herausschlagen, denn durch die Bindung der Gluonen wird dafür so viel Energie nötig, dass dadurch neue Quarks entstehen und ein neues Confinement gebildet wird. Allenfalls durch die hierbei aufgewandte Energie kann man daher Rückschlüsse darauf ziehen, wie groß die Masse der Quarks (innerhalb des Confinements) denn war. Mit anderen Worten: Die Masse eines Quarks ist mehr als doppelt so groß wie seine gebundene Masse im Confinement.

Aber wie Michael schon sagte: das ist hier OT.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 18:54 #60151

ra-raisch schrieb: Die Masse eines Quarks ist mehr als doppelt so groß wie seine gebundene Masse im Confinement.

Das glaube ich nicht. Den Quarks wird doch im Confinement keine Masse weggenommen. Macht mal einen eigenen Thread dazu auf. Das können wir dann da weiterdiskutieren.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 03 Nov 2019 19:35 #60156

Michael D. schrieb:

ra-raisch schrieb: Die Masse eines Quarks ist mehr als doppelt so groß wie seine gebundene Masse im Confinement.

Das glaube ich nicht. Den Quarks wird doch im Confinement keine Masse weggenommen. Macht mal einen eigenen Thread dazu auf. Das können wir dann da weiterdiskutieren.

Neuen Thread? Machst Du bitte, kannst ja meinen Post reinkopieren.

Aber ich sage nur: Bindungsenergie!

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 09:52 #60290

Um mal wieder etwas Öl ins Diskussionsfeuer zu giessen: wenn Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit wäre, d.h. eine Umkehrung von Raum und Zeit in der Metrik, dann müsste sich die gesamte fehlende Antimaterie innerhalb von Schwarzen Löchern befinden. Eine gewagte These! Was meint ihr?

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 11:58 #60306

Michael D. schrieb: Um mal wieder etwas Öl ins Diskussionsfeuer zu giessen: wenn Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit wäre, d.h. eine Umkehrung von Raum und Zeit in der Metrik, dann müsste sich die gesamte fehlende Antimaterie innerhalb von Schwarzen Löchern befinden. Eine gewagte These! Was meint ihr?

Es fehlt keine Antimaterie, wenn es eine CP-Asymmetrie gibt.

CP-Asymmetrie wurde bei K° nachgewiesen und jetzt auch bei D°. www.scinexx.de/news/technik/asymmetrie-v...aterie-nachgewiesen/
Damit sind nun solche Abweichungen im Verhalten von Materie und Antimaterie bei drei Quark-Sorten bekannt.

Es wäre doch komisch, wenn irgend ein anderes Elementarteilchen keine CP-Asymmetrie hätte, auch wenn die so klein sind, dass sie (noch) nicht messbar sind.

Dein Modell würde sowieso eine Asymmetrie der Antimaterie unterstellen, wieso sollte sie sich sonst überwiegend in SL befinden? Eine derartige Asymmetrie wäre jedoch bisher beispiellos. Wieso sich derartiges aus einer Zeitspiegelung ergeben sollte, sehe ich nicht.

Ockham sagt mir, dass viel für die CP-Asymmetrie spricht und nichts für die SL-Asymmetrie.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 12:06 #60309

ra-raisch schrieb: Es fehlt keine Antimaterie, wenn es eine CP-Asymmetrie gibt.

Macht doch nix. Antimaterie unterliegt immer noch der übergeordneten CPT-Symmetrie. Die ist noch nicht gebrochen.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 12:22 #60312

Michael D. schrieb:

ra-raisch schrieb: Es fehlt keine Antimaterie, wenn es eine CP-Asymmetrie gibt.

Macht doch nix. Antimaterie unterliegt immer noch der übergeordneten CPT-Symmetrie. Die ist noch nicht gebrochen.

Mir ist zwar noch nicht klar, wieso dann die Antimaterie bevorzugt ins SL fällt, aber sie wird ja dann ohnehin im SL durch die hinzukommende Materie neutralisiert. Da spricht man ja dann nicht mehr von Antimaterie. Aus Deiner Sicht hätte also die CP-Verletzung die Antimaterie bevorzugt, die jedoch noch bevorzugter ins SL fiel, so dass trotz alledem nur noch Materie übrig blieb..... bissl kompliziert finde ich.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 12:25 #60313

ra-raisch schrieb: Mir ist zwar noch nicht klar, wieso dann die Antimaterie bevorzugt ins SL fällt, aber sie wird ja dann ohnehin im SL durch die hinzukommende Materie neutralisiert.

Nein. Der Argumentation folgend würde Antimaterie erst durch die Metrikumkehr (PT-Symmetrie) und die damit verbundene Ladungsumkehr (C-Symmetrie) beim Überschreiten des EH aus Materie erzeugt.

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Ist Ladungsumkehr eine Spiegelung der Raumzeit? 05 Nov 2019 12:27 #60314

Michael D. schrieb: Nein. Der Argumentation folgend würde Antimaterie erst durch die Metrikumkehr beim Übertritt des EH aus Materie erzeugt.

Ach, so meinst Du das, ja das kann ich mir schon vorstellen, noch eher stelle ich mir aber vor, dass innerhalb des EH das Higgs seine Macht verloren hat und alle Teilchen wie Photonen und somit ihre eigenen Antiteilchen sind.........aber lassen wir meine Phantasie hierzu weg.

Naja, das ist dann aber eine Definitionsfrage, praktische Auswirkungen im Sinne einer zusätzlichen Veränderung hätte es ja nicht. Für die Baryonzahl NB wäre dies aber schlecht.

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