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Neutrinos (AzS-Video) 30 03. 2020 16:00 #66875

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1. Hallo, ich hab nicht ganz verstanden, was die 0,2 eV bedeuten. Ist das die Standardabweichung der Messung? Sind Neutrinos dann voraussichtlich 0,8 bis 1,2 eV "schwer"?

Eine 2. Frage zu einem anderen Thema:
Lichtgeschwindigkeit ist bekanntermaßen im Vakuum konstant, sie ändert sich z.B. im Wasser (Cherenkov-Kegel). Müssen die Photonen beschleunigen, wenn sie das Medium wechseln oder ist dann sofort wieder die Lichtgeschwindigkeit da? Wenn ich eine Lampe einschalte, hat dann das Licht sofort Lichtgeschwindigkeit oder gibt's da eine Beschleunigung?

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Neutrinos (AzS-Video) 30 03. 2020 17:50 #66876

eV ist eine Energieeinheit. Mittels E = mc² kann sie in eine Masseneinheit umgewandelt werden.

Ansonsten haben Photonen "sofort" die Geschwindigkeit c, ohne Beschleunigung.

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Neutrinos (AzS-Video) 30 03. 2020 19:53 #66878

Die 0,2 eV ist die maximale Grenze für das Experiment
=> Da Experiment kann (bei langem Zeitraum) die Masse auf eine obere Grenze von 0,2 eV setzen.

Mit den jetzigen Ergebnissen ist man schon von 2 eV auf 1 eV runter. Es ist nicht die Standardabweichung.
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Neutrinos (AzS-Video) 30 03. 2020 20:08 #66879

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Ah, danke, das hab ich jetzt verstanden! Hätt besser zuhören sollen....
Hast du vielleicht auch noch eine Antwort auf meine 2. Frage: Ist das nicht völlig gaga, dass Licht sofort auf Lichtgeschwindigkeit ist, wenn ich es einschalte.. wie kann denn das sein?? Gibt's da eine Erklärung??
Gruß Rhea

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Neutrinos (AzS-Video) 30 03. 2020 20:39 #66880

So richtig gibt es keine Erklärung dafür. Einstein hat für die SRT die Konstanz einfach als Grundlage angenommen
Die Teilchen ohne Masse, wie Photonen, sind ab Ihrer Existenz mit c unterwegs, falls sich nichts in den Weg stellt.
=> keine Beschleunigung
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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 00:18 #66882

Rhea,

es ist schon verwunderlich, dass ein Teilchen wie ein Photon keine Beschleunigung kennt.

Da ein Photon keine Ruhemasse hat, muss es auch nicht beschleunigt werden.

Wenn es entsteht, dann bewegt es sich mit c.

Hätte es eine Ruhemasse, die > 0 ist, müsste auch ein Photon beschleunigen.

Bei Neutrinos vermutet man eine Ruhemasse, wenn auch sehr klein.
Wenn das stimmt, dann beschleunigen Neutrinos, bis sie fast c erreichen.
c erreichen sie in diesem Fall aber nie, das bleibt nur den Ruhemasselosen Teilchen vorbehalten.

c ist eine Eigenschaft der Raumzeit, die massebehafteteTeilchen nie erreichen können. Die dafür nötige Energie, sie soweit zu beschleunigen, ginge gegen unendlich.

Thomas
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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 00:31 #66883

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Danke, das ist eine richtig gute und voll logische Erklärung - aber eigenartig bleibt es doch...
LG Rhea

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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 00:53 #66886

Es ist so, dass Phtonen zB beim Sprung eines Elektrons von einer höheren Bahn auf eine niedrigere erzeugt werden. Hierbei nimmt man eine typische Dauer von τ=1e-8 s an. Das Photon hat dann aber die Länge c·τ ≈ 3 m Kohärenzlänge. Und das Elektron bewegt sich bei dem Sprung innerhalb dieser Zeit auch nicht wirklich zwischen diesen Bahnen.

Bei der Erzeugung eines Photons durch eine Radioantenne ist das noch viel komplizierter, weil das Photon erst nach dem Nahfeld also in einer Entfernung von etwa 2 Wellenlänge entsteht. Über die Kohärenzlänge von Radiowellen habe ich noch nichts gelesen.

Von Beschleunigung kann man nicht sprechen, aber es ist doch ein Zeitraum, den das Photon für seine Entstehung benötigt.
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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 01:18 #66887

Eigenartig?
Eigentlich nicht schwer zu verstehen.
Eine auskondensierte Energieportion, sprich ein Materieteilchen muss schon nach Newton beschleunigen, wenn es auf eine höhere Geschwindigkeit kommen will.

Ein Photon hat keine Materieanteile, es besteht nur aus Energie. Man kann zwar diese Energie in ein Materieäquivalent umrechnen, gemäß E = m x c2 und E = h x v.

Aber ein Photon hat keinen Materieanteil.

Das Wort eigenartig begründet vielleicht sich darin, dass Photonen einen Impuls übertragen.

Warum bleibt ein Impulsübertrag nicht den materiebehafteten Teilchen vorbehalten?

Die Gammaphotonen, die aus einer Kernwaffenexplosion hervorgehen, bringen eine Mauer in 3 km Entfernung locker zum Einsturz.

Jetzt kannst du Physik hautnah erleben.

Der Impuls ist I = m x V. Für V setzen wir c, also I = m x c und für m setzen wir die Energie eines Photons, also E = h x v und E = m x c2, h x v = m x c2, m = ( h x v) / c2.

Der Impuls ist also I = (h x v) / c2 x c = ( h x v ) / c.

Da sieht man sofort, dass Gammaphotonen mit sehr hoher Frequenz, also extrem kurzen Wellenlängen einen hohen Impulsübertrag haben.

Energie und Masse sind nur zwei Erscheinungsformen von etwas ursächlich Gleichem.
Die ruhemasselosen Teilchen bewegen sich mit c und die materiebehafteten Teilchen mit < c und beide können einen Impuls übertragen.
Ja, schon eigenartig!

Thomas
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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 01:30 #66888

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Das hört sich jetzt sehr interessant an. Darf ich nochmal was nachfragen? Was bedeutet 3 m Kohärenzlänge? Und die Dauer beim "Sprung" des Elektrons sind 10 hoch minus 8 Sekunden? Danke für Eure Mühe! Gruß Rhea

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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 01:55 #66889

Rhea,

wenn ein Elektron von einer energiereicheren Schale ( Bohrsches Atommodell) auf eine energieniedrige springt, dann braucht das Zeit.
Diese Zeit hat man Koheränzlänge genannt, weil sie einer Wellenlänge entspricht.

Diese Zeit, so kurz sie sein mag, benötigt dieser Vorgang, um dem Photon seinen Energieinhalt mitzugeben.
Das Photon muss ja erst mit Energie aufgeladen werden, bevor es enteilen kann.

Thomas
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Neutrinos (AzS-Video) 31 03. 2020 12:00 #66892

Die Kohärenzlänge ist für die Interferenz eines Photons (mit sich selbst) zB am Doppelspalt ausschlaggebend. Ist der Wegunterschied größer als die Kohärenzlänge, dann findet keine Interferenz mehr statt. Es ist also die räumliche Ausdehnung oder der "Dunstkreis" des Photons.
Allerdings ist diese nach allgemeiner Ansicht unabhängig von der Wellenlänge sondern wird (beim "Quantensprung") generell mit 3 m angenommen.

EDIT:
Ich sehe gerade, hier wird dies anders dargestellt:
physik.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Koh%C3%A4renzl%C3%A4nge
de.wikipedia.org/wiki/Koh%C3%A4renzl%C3%A4nge
Bei natürlichem Licht (Sonnenlicht, Flamme, Wärmestrahlung etc.) liegt sie im Bereich der mittleren Wellenlänge (Größenordnung 10−6 m).

Bisher hatte ich nur von Kohärenzlängen von 3 m und Kohärenzzeit ca τ=1e-8 s gelsen. zB wiki
de.wikipedia.org/wiki/Koh%C3%A4renz_(Phy...iche_Wellenz%C3%BCge

"Natürliches“ Licht entsteht, wenn ein Elektron in einem Atom von einem angeregten in einen weniger angeregten Zustand übergeht. Beim Zerfall des angeregten Zustandes schwingt in semiklassischer Vorstellung das Elektron eine gewisse Zeit. Während dieser Zeit (= Lebensdauer) wird es ein Photon emittieren (gedämpfte Schwingung). Typische Lebensdauern solcher atomarer Prozesse sind τ = 10 n s (= Kohärenzzeit). Dieses führt zu Wellenpaketen mit Längen von l_c = c·τ ≈ 3 m (= Kohärenzlänge) mit einer Frequenzunschärfe Δ f = 1/τ von etwa 100 MHz.


Laut Diskussion in wiki zum ersten Artikel "Kohärenzlänge" könnte der Artikel falsch sein. Es gibt so viel Diskussion, dass ich das gar nicht nachvollziehen kann. Womöglich stimmt der Einwand, dass es sich um eine Verwechslung mit Phasenkorrelation(?) handelt. Jedenfalls habe ich in Lehrbüchern auch von fix 3 m gelesen. Die angegebene Größe von 10 nm ist ohnehin absurd.

Hm...ich denke die Lösung liegt darin, dass einmal die Kohärenzlänge eines einzigen Photons und das andere Mal die Kohärenz von Lichtstrahlen also einer Vielzahl von Photonen untersucht wird, wie schon der Vergleich mit Lasern zeigt. Ich habe das in wiki entsprechend eingefügt, mal sehen, ob mich jemand korrigieren will.
Ein deutlicher Hinweis ist ja schon der erste Satz "Die Kohärenzlänge l_c ist in der Optik" gegenüber dem anderen Artikel "Kohärenz (Physik)"

Im englischen wiki wird ausdrücklich zwischen "cross-correlation" und "autocorrelation function (sometimes called self-coherence)" unterschieden.

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Neutrinos (AzS-Video) 01 04. 2020 01:08 #66898

Ich denke es ist eine Eigenheit von "Wellen" das diese stets mit der für das Medium in dem sie sich bewegen typischen Geschwindigkeit propagieren. Von Beschleunigung kann man da nicht sprechen wenn sie beim Übergang von einem Medium in ein Anderes eine andere Geschwindigkeit bekommen. Das gilt dann auch für den Übergang in das Nicht-Medium Vakuum.
Was allerdings bei solchen Übergängen passieren kann sind Brechungen und (Teil-)Reflektionen.

Soweit zum Wellenmodell. Wie das allerdings mit dem quantenmechanischen Modell anschaulich zu erklären ist weis ich nicht. Nur soviel: Photonen sind keine Billardkugeln. ;)

assume good faith
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Neutrinos (AzS-Video) 04 04. 2020 11:53 #66934

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Vielleicht hier noch eine kleine Ergänzung zum Thema Neutrinos…

Was ist eigentlich das DUNE-Experiment?

Das DUNE-Experiment wird z. Zt. gebaut und soll Mitte bis Ende der 2020er Jahre in Betrieb gehen. Fermilab plant, Strahlen von Neutrinos und Antimaterie-Neutrinos durch die Erde von Chicago nach West-South Dakota zu schießen.

Das DUNE-Experiment wird Neutrino-Wechselwirkungen detailliert untersuchen, wobei besonderes Augenmerk gelegt wird auf (a) Unterschiede der Oszillationen von Neutrinos gegenüber Antimaterie-Neutrinos, (b) die Suche nach Protonenzerfall, (c) die Suche nach den von Supernovae emittierten Neutrinos und (d) die Suche nach Neutrinos jenseits der derzeit bekannten drei.

In folgendem Video gibt Dr. Don Lincoln von Fermilab einen Überblick über dieses faszinierende Projekt.

“…and isn't faith believing all power can't be seen”
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Neutrinos (AzS-Video) 04 04. 2020 14:12 #66943

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Ihr seid einfach großartig! Vielen Dank für die Links und die Erklärungen. Manches geht etwas über mein Verständnis (wie gesagt: Sozialpädagogik! ;)), aber das Wochenende ist gerettet: Ich rechne gerade mit Äquivalenzmassen herum, hab extra Formelsammlung und Taschenrechner besorgt :)) und hab richtig Spaß mit den Neutrinos! Bei weiteren Fragen melde ich mich wieder, kann dauern, muss gerade extrem viel arbeiten... LG Rhea

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Neutrinos (AzS-Video) 07 04. 2020 00:25 #67043

ra-raisch schrieb: Die Kohärenzlänge ist für die Interferenz eines Photons (mit sich selbst) zB am Doppelspalt ausschlaggebend. Ist der Wegunterschied größer als die Kohärenzlänge, dann findet keine Interferenz mehr statt. Es ist also die räumliche Ausdehnung oder der "Dunstkreis" des Photons.
Allerdings ist diese nach allgemeiner Ansicht unabhängig von der Wellenlänge sondern wird (beim "Quantensprung") generell mit 3 m angenommen.

Das erinnert mich an eine Begebenheit, die schon über 50 Jahre her ist. In der Schule hatten wir das Beugungsgitter durchgenommen - also ein quasi erweiterter Doppelspalt. Mit ein bischen Winkelfunktionen konnten wir ausrechnen wo die hellen und dunklen Streifen waren. Damals hatten wir gerade auch den Laser besprochen. Ich fragte den Lehrer, wie kann es zur Interferenz kommen, wenn wir kein phasengleiches Licht wie beim Laser haben und deshalb durch die einzelnen Spalten Licht mit unterschiedlicher Frequenz und Phase durchgehen. Ich weiß nicht, ob mich mein Physiklehrer verstanden hatte. Er erzählte etwas von Koheränzlänge. Erst viele Jahre später wurde mir klar, dass die einzelnen Photonen mit sich selbst interferieren. Vielleicht hätte ich das auch aus der Existenz der Kohärenzlänge schließen können. Er war nebenbei ein sehr guter Lehrer.

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Letzte Änderung: von Manfred S. Begründung: Rechtschreibung (Notfallmeldung) an den Administrator
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