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THEMA: Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum?

Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 19 02. 2020 23:55 #65497

Folgende Frage, folgenden Gedankengang möchte ich an euch herantragen zwecks Evaluation, um Esoterik etc. geht es mir nicht:

Man nehme zwei superschwere Kerne mit Z>=114. Einmal Materie, einmal Antimaterie. Sie werden in eine Apparatur "eingespannt", die verhindert, dass sie sich berühren und damit komplett vernichten können. Nur die Elektronen-/Positronen-Wolken sollen sich überlappen und unter Aussendung von Gammaquanten zerstrahlen. Die oberen Orbitale werden so leer gefegt, es entstehen hochionisierte Ionen. Nun haben die überschweren Atomkerne ja die erstaunliche Eigenschaft, einen Teil der Leptonen "aus dem Nichts" neu zu bilden, wenn sie entfernt wurden (hier ist mir nicht klar, "auf wessen Kosten" das geschieht...).
Genau das macht man sich in meiner Apparatur zu Nutze, denn Leptonen werden "aus dem Nichts" gebildet und sofort wieder annihiliert, es entstehen Gammaquanten, die abgestrahlt werden und energetisch genutzt werden könnten. Eigentlich ein Vorgang, der sogar permanent und unkontrolliert ablaufen müsste...

Was ist eure Einschätzung? Mich interessieren in erster Linie keine Überlegungen praktischer Art, die den Vorgang scheitern lassen, sondern: was sagt die Theorie? Woran GENAU scheitert es? Muss es scheitern? Sich jetzt schlicht auf den 2. Hauptsatz zu berufen, ist statthaft, aber doch etwas "zu billig". Was genau würde beim Experiment passieren und verhindern, dass der "Weltbrand" einsetzt?!?

Meine Vermutung, warum es nicht klappt: die extrem kurze Lebensdauer von Superkernen setzt dem Spielchen ein natürliches Ende und begrenzt das Potenzial der Energiefreisetzung...

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 20 02. 2020 00:16 #65498

Ein Antimaterieatom Z>113 ... da hast Du Dir aber etwas vorgenommen, man ist schon froh, ein Antiproton und ein Antielektron zusammenzubekommen.

Von Leptonen aus dem Nichts ist mir zwar nichts bekannt, aber wenn diese gebildet werden, dann entstehen immer auch die zugehörigen Antileptonen.
Hast Du dazu einen Link?

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 15:04 #65566

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Wieso gerade 114? Oder ist damit einfach "sehr schwer" gemeint.

"Nun haben die überschweren Atomkerne ja die erstaunliche Eigenschaft, einen Teil der Leptonen 'aus dem Nichts' neu zu bilden"

Muss zugeben, bin da Laie, das wusste ich noch nicht.
Kann es sein, dass die Bindungsenergie der innersten Elektronen so hoch wird, dass sie die Ruhemasse eines Elektron-/Positronpaares übersteigt, und das mit "aus dem Nichts" gemeint ist? Dann wäre klar, dass sich das Atom ein Elektron "aus dem Vakuum" einfängt, und dabei ein Positron mit der frei gewordenen Energie abstrahlt.

Wenn du dann so ein Atom mit einem Antiatom nahe zusammenbringst, müsste man Energie aufwenden, um die inneren Elektronen (bzw. Positronen) zum zerstrahlen zu bringen. Mit anderen Worten, das "leerfegen" der Orbitale würde nur solange passieren, solange die Energie aus der Annihilation eines Elektron-Positron-Paares die Bindungsenergie an das Atom noch übersteigt.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 15:12 #65567

RD schrieb: Wenn du dann so ein Atom mit einem Antiatom nahe zusammenbringst, müsste man Energie aufwenden, um die inneren Elektronen (bzw. Positronen) zum zerstrahlen zu bringen. Mit anderen Worten, das "leerfegen" der Orbitale würde nur solange passieren, solange die Energie aus der Annihilation eines Elektron-Positron-Paares die Bindungsenergie an das Atom noch übersteigt.

Die Annihilation erbringt immer mehr Energie als die Bindungsenergie benötigt. (zumal 2c²me beteiligt sind)
(c²me+Te+Ve) > 0

Naja in der Rechnung müßte man berücksichtigen, wie sich das Potential des Atomkerns verändert.

RD schrieb: Kann es sein, dass die Bindungsenergie der innersten Elektronen so hoch wird, dass sie die Ruhemasse eines Elektron-/Positronpaares übersteigt

...ganz sicher nicht, aber das hat Annihilator maximus wohl gemeint.

RD schrieb: Wieso gerade 114?

Ich habe etwas gefunden:
wiki:
Oberhalb der natürlich vorkommenden Protonen- und Neutronenzahlen sagt die Theorie weitere Schalenabschlüsse, also magische Zahlen voraus. Für Protonen ergeben sich durch Unterschalenabschlüsse die Zahlen 114 und 120. Tatsächlich zeigen die bisher entdeckten Isotope des Elements Flerovium, das 114 Protonen enthält, auffällig lange Halbwertszeiten (mehrere Sekunden).

Und da steht nichts von Obergrenze sondern von besonders stabil.


Ununquadium ist ein chemisches Element, es zählt zu den Transactinoiden. Es wird auch als Eka-Blei bezeichnet.

Laut wiki heißt es inzwischen Flerovium (Fl)
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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 16:07 #65569

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Gibt es da eine natürliche Obergrenze für die Bindungsenergie des innersten Elektrons?

Ich hab jetzt nur eine Darstellung für die Bindungsenergie aller Elektronen zusammen gefunden
de.wikipedia.org/wiki/Kernmasse#/media/D...indungsenergie01.png

Das stösst ja für superschwere Elemente zumindest von der Größenordnung schonmal in Richtung der Ruhemasse eines Elektrons vor.

Wobei ich mal irgendwo gelesen habe, dass es eine Obergrenze für Elemente gibt, weil dann die äußersten Elektronen überlichtschnell werden müssten, und stattdessen im Atomkern ein Proton in ein Neutron umwandeln würden.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 19:26 #65575

RD schrieb: Gibt es da eine natürliche Obergrenze für die Bindungsenergie des innersten Elektrons?
Das stösst ja für superschwere Elemente zumindest von der Größenordnung schonmal in Richtung der Ruhemasse eines Elektrons vor.

Mit der Bindungsenergie hat dies wenig zu tun.

Es gibt eine rechnerische Obergrenze für Elektronen im Atom, ich erinnere/finde das nur gerade nicht....achja richtig, die Geschwindigkeit auf der innersten Bahn, siehe unten.

Aber dies:
wiki:
Oganesson ist ein chemisches Element und weist Stand 2020 die höchste nachgewiesene Ordnungszahl 118 auf. Sein Elementsymbol ist Og.

Og besitzt als einziges Gruppe-18-Element eine positive Elektronenaffinität und wäre damit chemisch reaktiv.[14][15][16] Weiterhin tritt im Oganesson-Atom eine außerordentlich starke Spin-Bahn-Kopplung auf (beim 7p-Valenzorbital mehr als 10 eV), die zu einem Verlust der äußeren Elektronenschalenstruktur führt.[17] Dies wiederum bewirkt, dass die äußeren Elektronen von Og eher an ein uniformes Elektronengas (Fermi-Gas) erinnern;

RD schrieb: Wobei ich mal irgendwo gelesen habe, dass es eine Obergrenze für Elemente gibt, weil dann die äußersten Elektronen überlichtschnell werden müssten, und stattdessen im Atomkern ein Proton in ein Neutron umwandeln würden.

Nee, je weiter draußen desto langsamer. Die inneren Bahnen werden zwar kleiner und somit schneller...

Bohrsches Modell:
ve = Np*ve_Ø/n_h
Np = ve·n_h/ve_Ø
mit ve→c und n=1
Np = 1/α

also 137 Protonen, richtig, die Anziehungskraft der Ladung wird ja immer stärker.

Der Radius der innersten Bahn wäre dann
r_n = n_h²a_Ø/Np also fast a_Ø·α = r_Ce = 3,8615926796e-13 m der Comptonradius des Elektron, die höchste Packungsdichte.

Der Atomkern, wenn wir ihm noch 203 Neutronen zugeben, hätte dann einen Radius von
³(340*4π/3)r_Ø ≈ 11,25λCp = 14,867e-15 m naja stößt noch nicht an die Elektronen an.
.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 21:28 #65582

Und wo sind jetzt die Leptonen aus dem "Nichts"?
Es wäre schon gut wenn Annihilator maximus dazu eine Quelle oder zumindest einen vagen Hinweis auf eine Quelle angeben könnte.

assume good faith

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 21 02. 2020 22:37 #65586

Merilix schrieb: Und wo sind jetzt die Leptonen aus dem "Nichts"?

Vermutlich ein Fehlschluss
ra-raisch schrieb: also 137 Protonen, richtig, die Anziehungskraft der Ladung wird ja immer stärker.

Der Radius der innersten Bahn wäre dann
r_n = n_h²a_Ø/Np also fast a_Ø·α = r_Ce = 3,8615926796e-13 m der Comptonradius des Elektron, die höchste Packungsdichte.

Naja ich weiß ja nicht, wieso nicht doch mehr Protonen möglich sein sollten, wenn die innerste Bahn einfach frei bleibt?

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 06:28 #65590

ra-raisch schrieb: Naja ich weiß ja nicht, wieso nicht doch mehr Protonen möglich sein sollten, wenn die innerste Bahn einfach frei bleibt?

Geht das denn? Das wäre doch immer ein angeregter Zustand. Was hindert die Elektronen daran das 1s Orbital zu besetzen?

assume good faith

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 13:06 #65600

Merilix schrieb: Geht das denn? Das wäre doch immer ein angeregter Zustand. Was hindert die Elektronen daran das 1s Orbital zu besetzen?

Ja, stimmt natürlich, die haben keine "Beißhemmung".
Also das Elektron fällt unter Abgabe eines Photons γ in den Kern, und bildet mit einem Proton ein Neutron. (Elektroneneinfang)
ayY + e → γ + axX + νe .... ist dafür keine Energie nötig?

Da fällt mir auf, dass die Änderung der Anzahl der Protonen im Kern sofort alle Bahnen sämtlicher Schalen verändert....
rn = n²a°/Np → n²a°/(Np-1)
En = -Np²Ry/n² → -(Np-1)²Ry/n²
ΔE = +(2Np-1)Ry/n²

Diese Differenz der Bindungsenergie muss aber erst einmal aufgebracht werden. Dies könnte ja das Elektron daran hindern, mit dem Proton zu einem Neutron zu werden.

Naja....die Elektronen können ja alle sofort die Lücke ausfüllen, im Endeffekt fällt das äußerste in den Kern. Sendet denn dann jedes beteiligte Elektron eine eigene Spektrallinie? ... Naja, alle können ja nicht auf eine niedrigere Bahn, der Platz wird ja enger.

Neben Röntgenstrahlung kann auch eines der Elektronen katapultiert werden, Auger-Effekt.
wiki: Zur Auslösung des Auger-Effekts muss das Atom zunächst eins seiner fester gebundenen Elektronen verlieren. Das kann künstlich durch Wechselwirkung mit Photonen oder Elektronen ausreichender Energie geschehen (Ionisation einer inneren Schale) oder natürlich durch Elektroneneinfang.
...
Liegt beispielsweise ein Loch in der K-Schale vor, das durch ein Elektron der L-Schale gefüllt wird, wobei ein Elektron der M-Schale ausgestrahlt wird (siehe Abbildung), wird dieser Übergang als KLM-Auger-Prozess bezeichnet.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 18:02 #65605

Mit einem richtigen Link kann ich momantan noch nicht aufwarten, aber z.B. mit dem Gerthsen/Kneser Stichwort "Vakuumpolarisation" oder dem Buch von Rafelski/Müller "Die Struktur des Vakuums - Ein Dialog mit dem Nichts", 1985, Verlag Harri Deutsch...
Ich schau weiter nach....

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 18:13 #65606

Annihilator maximus schrieb: "Vakuumpolarisation"

Vakuumpolarisation produziert keine realen Teilchen.

Es geht nicht so, wie Du Dir das vorgestellt hast.

Du musst reale Teilchen und virtuelle Teilchen streng unterscheiden.

Gerthsen Seite 827 spricht auch ausdrücklich von virtuellen Pärchen.
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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 18:17 #65607

Das geht schon mal in die richtige Richtung:

www.dnn.de/Dresden/Lokales/Teilchen-aus-dem-Nichts-angeln

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 22 02. 2020 18:19 #65608

Annihilator maximus schrieb: Das geht schon mal in die richtige Richtung:

Teilchenerschaffung mit Energie ist absolut nichts Neues.
Zugegeben, mit Lasern ist es etwas schwierig, weil der Wirkungsquerschnitt des Photons sehr klein ist.

Doch durch das starke elektrische Feld des Lasers bewegen sich Elektron und Positron in entgegengesetzte Richtungen und entgehen so der Vernichtung, erklärt Schützhold.
So kann man das natürlich auch "umschreiben"

Bei Dir ging es aber um ein kostenloses Entstehen aus dem Nichts. Das gibt es nur im extremen Ausnahmefall zB theoretisch bei der Hawkingstrahlung nahe einem SL, oder bei einem außerordentlich seltenen Zufall bei einer Quantenfluktuation. Ein "hungriger" Atomkern langt dafür keinesfalls..

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 03:04 #65618

Hawkingstrahlung gibts nicht "gratis". Im Endeffekt verliert das SL damit Masse, bis hin zur Verdampfung in Äonen.
Meines Wissens wurde der beschriebene Effekt der Spontanbildung von Leptonen bei der GSI in Darmstadt beim Zusammenschuss schwerer Kerne schon beobachtet. Wir reden also teilweise über Fakten, nicht Fiktion. Meine Idee besteht jetzt nur darin, jeweils gleichzeitig überschwere Kerne aus Materie UND Antimaterie einzusetzen. Dann vernichten sich die entweichenden Leptonen gegenseitig unter Energiefreisetzung statt mit allerhöchstem Energieaufwand "wegionisiert" werden zu müssen und bilden sich eben gleich wieder "aus dem Nichts".- Tja, wo ist jetzt der theoretische Pferdefuß?

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 10:32 #65623

Annihilator maximus schrieb: Meines Wissens wurde der beschriebene Effekt der Spontanbildung von Leptonen bei der GSI in Darmstadt beim Zusammenschuss schwerer Kerne schon beobachtet.


Hast du dafür irgendeine Quelle, bei der man nachlesen kann, was dort genau passiert?

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 10:47 #65626

ClausS schrieb:

Annihilator maximus schrieb: Meines Wissens wurde der beschriebene Effekt der Spontanbildung von Leptonen bei der GSI in Darmstadt beim Zusammenschuss schwerer Kerne schon beobachtet.


Hast du dafür irgendeine Quelle, bei der man nachlesen kann, was dort genau passiert?


Die GSI schreibt:

"...Die vom HADES-Detektor im Rahmen der nun vorgelegten Studie beobachtete elektromagnetische Strahlung wird durch virtuelle Photonen herbeigeführt. Diese existieren für einen Moment und zerfallen rasch in ein Leptonen-Paar (Dilepton), beispielsweise ein Elektron und ein Positron. ..."

und weiter

"Die Ergebnisse sind vor kurzem in der Fachzeitschrift „Nature Physics“ veröffentlicht worden."

Den kompletten Artikel findest Du hier:

www.gsi.de/start/aktuelles/detailseite/2...19c72d288821e94c7227

Ich vermute, das ist der Beitrag, auf den sich Annihilator maximus bezieht.

Gruß Gaston
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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 11:23 #65629

Annihilator maximus schrieb: Tja, wo ist jetzt der theoretische Pferdefuß?


"... Kollision zweier schwerer Kerne bei relativistischen Energien ..." steht im Artikel den gaston verlinkt hat.
Relativistische Energien die erstmal aufgebracht werden müssen um die Kerne zu beschleunigen. "Relativistisch" bedeutet man muss die Kerne auf fast Lichtgeschwindigkeit bringen. Die Energie dafür kommt nicht aus dem Nichts und die Energie wird bei der Kollision wieder frei und kann gemäß E/c²=m massebehaftete Teilchen/Antiteilchenpaare erzeugen.

Ein zweiter "Pferdefuß" liegt darin das du nicht so einfach schwere Kerne aus Antimaterie zusammenbasteln kannst, geschweige denn komplette Atome.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 14:34 #65639

Merilix schrieb: Ein zweiter "Pferdefuß" liegt darin das du nicht so einfach schwere Kerne aus Antimaterie zusammenbasteln kannst, geschweige denn komplette Atome.

Schwierig, aber wird laufend gemacht, sogar Elektron-Positron-"Atome" wurden schon gemacht.
wiki: Ein solches Positron wird beim Eintritt in Materie zunächst durch Stöße abgebremst und kann dann mit einem der dort vorhandenen Elektronen ein Positronium-„Atom“ bilden.
Theoretisch vorhergesagt wurde das Positronium-Atom 1932 von Carl David Anderson und z. B. Stjepan Mohorovičić.[5] Der erste Nachweis gelang 1951 dem Physiker Martin Deutsch am Massachusetts Institute of Technology.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 17:32 #65644

ra-raisch schrieb:

Merilix schrieb: Ein zweiter "Pferdefuß" liegt darin das du nicht so einfach schwere Kerne aus Antimaterie zusammenbasteln kannst, geschweige denn komplette Atome.

Schwierig, aber wird laufend gemacht, sogar Elektron-Positron-"Atome" wurden schon gemacht.

Ja genau, vom Positronium zum Anti-Transuranium ist es ja nicht mehr weit^^
Also mit "schwer" hatte Amnihilator maximus sicher etwas von weit jenseits Anti-Eisen im Sinne. Und das bezog ich dann auch auf die kompletten Atome.

Anti-Helium ist wohl bis Dato der schwerste Kern den man erzeugen konnte.
www.zeit.de/wissen/2011-04/physik-helium-antimaterie

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 23 02. 2020 18:06 #65647

Merilix schrieb: zum Anti-Transuranium ist es ja nicht mehr weit^^

Ja klar, das ist natürlich eine ganz andere Hausnummer.

Merilix schrieb: Anti-Helium ist wohl bis Dato der schwerste Kern den man erzeugen konnte.

Denke ich auch.

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 26 02. 2020 13:11 #65765

Annihilator maximus schrieb: Folgende Frage, folgenden Gedankengang möchte ich an euch herantragen zwecks Evaluation, um Esoterik etc. geht es mir nicht:

Man nehme zwei superschwere Kerne mit Z>=114. Einmal Materie, einmal Antimaterie. Sie werden in eine Apparatur "eingespannt", die verhindert, dass sie sich berühren und damit komplett vernichten können. Nur die Elektronen-/Positronen-Wolken sollen sich überlappen und unter Aussendung von Gammaquanten zerstrahlen. Die oberen Orbitale werden so leer gefegt, es entstehen hochionisierte Ionen. Nun haben die überschweren Atomkerne ja die erstaunliche Eigenschaft, einen Teil der Leptonen "aus dem Nichts" neu zu bilden, wenn sie entfernt wurden (hier ist mir nicht klar, "auf wessen Kosten" das geschieht...).

Den Effekt kenne ich nicht, und kann also nicht sagen, "auf wessen Kosten" das geht, aber irgendjemand muss ja "die Energierechnung bezahlen", um im Bild zu bleiben.

Annihilator maximus schrieb: Genau das macht man sich in meiner Apparatur zu Nutze, denn Leptonen werden "aus dem Nichts" gebildet und sofort wieder annihiliert, es entstehen Gammaquanten, die abgestrahlt werden und energetisch genutzt werden könnten. Eigentlich ein Vorgang, der sogar permanent und unkontrolliert ablaufen müsste...

Was ist eure Einschätzung? Mich interessieren in erster Linie keine Überlegungen praktischer Art, die den Vorgang scheitern lassen, sondern: was sagt die Theorie? Woran GENAU scheitert es? Muss es scheitern? Sich jetzt schlicht auf den 2. Hauptsatz zu berufen, ist statthaft, aber doch etwas "zu billig".

Wenn ich dich richtig verstehe, hast du hier eine Variante eines "perpetuum mobile", und fragst woran das scheitert, wobei dir der Hinweis auf den Energieerhaltungssatz (erster Hauptsatz der Thermodynamik) zu "billig" ist. Und praktische Fragen wie "es ist zu schwierig, so schwere Anti-Atome zu bauen" sollen auch außen vor bleiben.

Der "theoretische Pferdefuß" ist: Zur Erzeugung von Teilchen ist Energie nötig. Mit Sicherheit auch bei dem Effekt, in dem die von dir genannten Leptonen erzeugt werden.

Bei der Annihilation der Leptonen wird also die Energie frei, die aufgewandt wurde, um sie zu erzeugen.

Je nachdem was es mit dem von dir genannten Effekt auf sich hat, kann die Sache etwas komplizierter sein, aber im Grunde genommen läuft es darauf hinaus.

PS: Da es in der Quantenphysik neben "Impuls x Ort" auch eine Unschärfe "Energie x Zeit" gibt, ist "kurzfristig" viel möglich, also wenn virtuelle Teilchen ins Spiel kommen, sieht das ein wenig anders aus. Aber diese Teilchen heißen ja nicht ohne Grund virtuell ...

War das jetzt "genau" genug?

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Energie aus dem Nichts, praktisch genutzt oder eben nicht, aber warum? 26 02. 2020 13:38 #65766

Nein, ich fürchte, das greift zu kurz. Mehr in Kürze. Suche noch zuverlässige Quellen.

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