29.07.2018
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Unbestimmtheitsrelation Casimir Effekt Lambshift Quantenfluktuation

Was genau besagt die Heisenbergsche Ungestimmtheitsrelation und welche Konsequenzen hat sie für unser wissenschaftliches Weltbild? Welche experimentellen Nachweise gibt es für Quantenfluktuationen? Josef M. Gaßner erklärt in der Reihe von Aristoteles zur Stringtheorie die Zusammenhänge bis hin zur Lamb-Shift und dem Casimir-Effekt.

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  • Schwierigkeitsgrad:
  • Dauer (min.): 26
  • Format/Stil: Josef M. Gaßner solo
  • Grundlagen: Begriffe (Atom bis Zelle), Quantenmechanik
  • Serien: Von Aristotheles zur String-Theorie

Personen in dieser Konversation

  • Hallo UWudL Team,
    Ich verstehe in der Herleitung der Unbestimmtheitsrelation den Teil mit dem Impuls nicht.
    Warum ist der Betrag des abweichenden Impulses größer als der Betrag des Impuls, der geradlinig durch den Spalt geht? Dass er eine andere Richtung hat, und der Weg größer ist, ist verständlich, aber um das rechtwinklige Dreieck (für den Impuls
    und damit sin alpha=delta p/p) zu bekommen, muss der Betrag größer sein.
    Kann man das messen an der Wellenlänge des Lichts der gebeugten Photonen?

    Viele Grüße
    Christian

  • Hallo UWudL-Team,
    der Beitrag „passt“. Für mich war nichts unverständlich – die Formeln (wie immer) sehr übersichtlich und absolut leicht verständlich – die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation (mir ist dieser Begriff, wenn er so gebräuchlich) ebenfalls deutlich passender als Unschärferelation oder andere Wortspiele mit Unschärfe – natürlich immer mit dem gewissen Augenzwinkern, dass wir aktuell im Bereich der Quanten es gar nicht sehen können und ein Sehen ein Messen sprich Verändern bewirkt. Zumindest scheinen die Nachweise auf das Vorhandensein hinzudeuten, auch wenn man den einzelnen auslösenden Prozess wohl aktuell gar nicht erfassen kann.
    Damit wäre ich schon bei den vielen offenen Fragen zum Thema, die gern in einem Kommentarcheck für alle (aus meiner Sicht) zu klären wären. Ins Forum würde ich nur ungern gehen, da mir dort die Erklärungen zu umfassend und aufschäumend werden – ähnlich wie eine kräftig geschüttelte Seltersflasche, die zwei Stunden in der prallen Sonne lag, bei Öffnen. Vielleicht sind meine Fragen auch nur viel zu „dumm“ …
    (1) Bitte nochmals grundlegend klären, was die Physik unter virtuellen Teilchen versteht. Da ich IT bewandert bin, ist mit Virtualisieren geläufig – weil üblich. Ist es nur eine Art Hilfskonstrukt des Verständnisses um die Vorgänge zu erklären, oder geht man wirklich vom Vorhandensein so eines Nullsummenspieles der Annihilation aus? Dies würde die restlichen Fragen quasi mit einem Schlag erübrigen.
    (2) Welchen vermutlich „Antrieb“ hat dieses Aufploppen von virtuellen Teilen aus dem Vakuumuntergrund? Stellt es so eine Art Überbleibsel der Impulserhaltung vom angenommen Urknall dar? Wenn dem so wäre, lässt dieses Aufploppen zeitlich und/oder mengenmäßig betrachtet nach?
    (3) Weiß man, von welcher Art die aufploppenden virtuellen Teilchen sind bzw. gibt es Vermutungen? Oder handelt es sich quasi um die ganze Vielfalt der Elementarteilchen die virtuell als Teilchen und Antiteilchen aufploppen? Oder ist es nur eine „Sorte“? Ziehe ich die Sichtweise von Steven Hawking in Sachen Hawkingstrahlung hinzu müsste es sich logischerweise um den ganzen Teilchenzoo handeln, anderenfalls käme es an einen SL doch zu einem Informationsverlust.
    (4) Gibt es konkretere Aussagen zum Ablauf der Annihilation der virtuellen Teilchen? Konkret müssten diese Antipaare ja (fast immer?) optimal Annihilieren um keine direkte Auswirkung auf die makroskopische Welt zu haben. Ich denke das 100 %ig optimale Annihilieren gibt es sicherlich nicht zumindest nicht über längere Zeiträume. Oder liege ich komplett falsch, dass dieses virtuelle Aufploppen quasi virtuell immer optimal ist?
    a. Gibt es eventuell solche Paare, die nicht optimal annihilieren? Welche Auswirkungen hat/hätte dies auf den Vakuumflukationsuntergrund bzw. unsere makroskopische Welt?
    b. Gern wird die Annihilation als extrem ortsnaher Prozess dargestellt. Macht aus makroskopischer Sicht Sinn, wenn diese beiden virtuellen Teilchen sich gegenseitig annihilieren müssen, sollten sich die nahe kommen. Kann es aber auch sein, dass diese Teilchen der Quantenverschränkung unterliegen und das Teilchen, was gerade jetzt zum Beispiel in der Käufelkofen-Siedlung 37 aufploppt mit seinem Antiteilchen am anderen Ende des Universums annhiliert?
    c. Die Ortsnähe der Annihilation bereitet mir in Anbetracht der Sichtweise von Steven Hawking speziell der Hawking Strahlung dahin gehend Probleme, da es ja haargenau am Ereignishorizont eines SL zur Trennung solcher Paare kommen soll. Also ebenfalls wieder ein so extrem exakter Prozess, der eigentlich meinem Verständnis über natürliche Prozesse nonkonform läuft.
    (5) Gibt es Aussagen wie stark dieser Vakuumuntergrund „brodelt“? Sprich zum Beispiel 10 Teilchen pro Sekunde oder 1030 Teilchen pro Sekunde oder…?
    (6) Ist das Brodeln dieses Vakuumuntergrundes überall im Universum (gern auch nur auf den nahen Erdraum bezogen) überall gleich (Anzahl- und zeitmäßig betrachtet) oder hat man Unterschiede gefunden bzw. vermutet man Unterschiede?
    (7) Gibt es eine „Grenze“, bzw. Grenzschicht bzw. Energieniveau, ab der man vom Vakuumuntergrund spricht? (ja - die Vakuumflukation ist überall), kann man dies ausmachen oder ist dies irrelevant?
    (8) … es gäbe noch mehr Fragen ?

    Ich wünsche dem Team weiterhin einen kühlen Kopf in den aktuell sehr heißen Tagen und vielen Dank.