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THEMA: Atom mit Lichtgeschwindigkeit

Atom mit Lichtgeschwindigkeit 01 Jun 2018 18:15 #34508

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nach vielen videos von AzS, kommen mir so paar fragen in den sinn..

elementarteilchen können max. lichtgeschwindigkeit 'fliegen'.
wenn protonen/neutronen im atom kern durch eine kraft zusammengehalten wird, die durch austauschteilchen geschiet, dann bewegen sich auch die austauschteilchen mit max lichtgeschwindigkeit.
(irgendwie müsste es auch analog für quarks innerhalb protonen/neutronen gelten)

d.h. wenn das atom selbst in einer richtung lichtgeschwindigkeit fliegen würde, würde es (in unendlicher zeit) in alle einzelteile auseinanderfallen, weil die austauschteilchen sich in die flugrichtung nicht weiter bewegen könnten.

oder anders: d.h. durch eine weitere beschleunigung eines atoms in richtung lichtgeschwindigkeit, würde das atom zuvor zerrissen werden, bevor es lichtgeschwindigkeit annimmt.

richtig?

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 01 Jun 2018 20:14 #34511

Nur masselose Teilchen (z.B. Photonen) fliegen mit Lichtgeschwindigkeit.

Teilchen mit Ruhemasse können immer nur annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichen, niemals Lichtgeschwindigkeit selbst.

Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit hängen zudem vom Bezugssystem ab.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 01 Jun 2018 22:35 #34519

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ja eh. das steht auch in wikipedia.
meine frage war theoretischer natur. was passierte, wenn ein atom mit lichtgeschwindigkeit flöge?

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 01 Jun 2018 22:47 #34520

Es käme zu logischen Widersprüchen zB einer unendlichen relativen Masse.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 01 Jun 2018 23:11 #34523

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ja, d.h. man stellt sich den grenzfall gar nicht vor, weil die energie/masse ins unendliche geht?
dass das atom die lichtgeschwindigkeit tatsächlich erreicht, bezweifle ich ja selbst, denn wenn, wäre es kein atom mehr. oder wahrscheinlich schon kurz vor der grenzgeschwindigkeit nicht mehr.
wer weiß..

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 00:19 #34526

Die aktuellen physikalischen Theorien schließen aus, dass Teilchen mit Ruhemasse sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können.

Daher ist eine Diskussion müßig, was in dem Fall passieren würde. In der Mathematik diskutieren wir ja auch nicht, was bei 1 geteilt durch 0 rauskommt.

PS: Auch den Widerspruch sehe ich nicht. Denn wenn Teilchen mit Ruhemasse sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen könnten, dann könnten diie Austauschteilchen das auch.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 01:33 #34527

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Tjaaa können, können die schon.….. da gibt es so eine gewisse Sache die aufgrund von polarisierenden Ladungen eine wellen Eigenschaft erzeugen in einem Nichtleiter, welche Teilchen Bewegung innerhalb dieses Mediums, schneller als Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium bewegen lässt. Es ist mit diesem Überschallknall vergleichbar und wird Tscherenkow-Strahlung genannt, jedoch Teilchen Bewegung im klassischen sinne wird mit der Geschwindigkeit es so nicht geben, naja ich hoffe es :D
brink eines ist da aber nun wirklich sehr missverstanden, nämlich wenn das Atom einfach nur mit dieser relativen Geschwindigkeit fliegt, ohne zu interagieren, dann macht es halt dieses bis es keine Lust dazu mehr hat, sonst passiert diesem nix.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
**Der Friedrich**

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 06:14 #34528

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ClausS schrieb: In der Mathematik diskutieren wir ja auch nicht, was bei 1 geteilt durch 0 rauskommt.

Hmmmm - was macht man dann bei der Differentialrechnung?

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 11:14 #34537

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Nen Grenzwert bilden.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 11:30 #34538

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Genau

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 14:10 #34542

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ClausS schrieb: Die aktuellen physikalischen Theorien schließen aus, dass Teilchen mit Ruhemasse sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können.
Daher ist eine Diskussion müßig, was in dem Fall passieren würde.

verstehe schon. ok, absolut lichtgeschwindigkeit geht nicht, weil unsere derzeitigen theorien das nicht erlauben.
sagen wir, wir nähern uns der lichtgeschwindigkeit. an der grenz wird's interessant.

ClausS schrieb: In der Mathematik diskutieren wir ja auch nicht, was bei 1 geteilt durch 0 rauskommt.

komm schon, sicher machen wir das. dafür gibt es ∞.
ähnlich diskuttieren wir in der mathematik über alle möglichen unendlichkeiten.

ClausS schrieb: Auch den Widerspruch sehe ich nicht. Denn wenn Teilchen mit Ruhemasse sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen könnten, dann könnten diie Austauschteilchen das auch.

ja, genau, auf das wollte ich hinaus.
die austauschteilchen würden hin und her kräfte zwischen anderen teilchen vermitteln.
ist es wirklich hin und her? wenn ja, dann kann (annähernd) bei lichtgeschwindigkeit das austauschteilchen zwar 'her' aber nicht mehr 'hin' .. in flugrichtung

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 14:15 #34543

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Chris schrieb: brink eines ist da aber nun wirklich sehr missverstanden, nämlich wenn das Atom einfach nur mit dieser relativen Geschwindigkeit fliegt, ohne zu interagieren, dann macht es halt dieses bis es keine Lust dazu mehr hat, sonst passiert diesem nix.

klar, aber wir können in alle möglichen richtungen abweichen. so isoliert wird es in der natur klarerweise nicht ablaufen.
ich stellte mir nur die frage, ob durch die hohe geschwindigkeit ein atom auseinanderfiele

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 14:50 #34546

brink schrieb: ich stellte mir nur die frage, ob durch die hohe geschwindigkeit ein atom auseinanderfiele


Das Problem ist, dass wir bei diesem Szenario eine ganz andere Physik hätten und daher nur spekulieren können, was passieren könnte.

In unserer realen Physik ist dieses Szenario unmöglich und daher lässt sich diese Frage im Rahmen unser normalen Physik nicht beantworten.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 02 Jun 2018 14:54 #34547

brink schrieb: ich stellte mir nur die frage, ob durch die hohe geschwindigkeit ein atom auseinanderfiele


Unter der Prämisse, weniger als Lichtgechwindigkeit:
Durch eine hohe Geschwindigkeit niemals, da Geschwindigkeiten nur relativ zu einem Bezugssystem Sinn machen. Aber eventuell durch eine hohe Beschleunigung.

Glaube nichts, weil ein Weiser es gesagt hat. Glaube nichts, weil alle es glauben. Glaube nichts, weil es geschrieben steht. Glaube nichts, weil es als heilig gilt. Glaube nichts, weil ein anderer es glaubt. Glaube nur das, was Du selbst als wahr erkannt hast.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 05 Jun 2018 20:45 #34689

Heinz Jürgen schrieb:

brink schrieb: ich stellte mir nur die frage, ob durch die hohe geschwindigkeit ein atom auseinanderfiele


Unter der Prämisse, weniger als Lichtgechwindigkeit:
Durch eine hohe Geschwindigkeit niemals, da Geschwindigkeiten nur relativ zu einem Bezugssystem Sinn machen. Aber eventuell durch eine hohe Beschleunigung.


Wenns so wäre, wüsste man das schon, denn in den großen Beschleunigern wie z. B. dem CERN wird ja mit Teilchen experimentiert, die man nahe an die Lichtgeschwindigkeit bringt. Mir ist da von vor der beabsichtigten Kollision auseinander fliegenden Teilchen nichts bekannt, sie bleiben wohl bis zur Kollision als Teilchen erhalten.

Was allerdings die überaus interessante Frage aufwirft, wie schnell dann die Elektronenwolke um das Proton sein muss, wenn sie sich zufällig in Flugrichtung bewegt?

Wie ich die Natur kenne, wird sie auch dafür eine praktikable Lösung parat heben ohne die Grenze der LG zu durchbrechen.

Grüße
Udo

Das Verzichtbare ist nutzlos. J.F. Hingeklammert

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 06 Jun 2018 20:08 #34757

Denk an die relativistische Addition der Geschwindigkeiten.

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 06 Jun 2018 22:05 #34771

Eine Elektronenwolke "kreist" nicht im klassischen Sinn um den Atomkern - so wie der Spin auch keine klassische Rotation darstellt. Sonst würden ja auch die Elektronen außen mit über-c rotieren. Aber gesetzt den Fall sie würden rotieren, dann bleibt ClausS Antwort oben stehen.

brink schrieb: ja, genau, auf das wollte ich hinaus.
die austauschteilchen würden hin und her kräfte zwischen anderen teilchen vermitteln.
ist es wirklich hin und her? wenn ja, dann kann (annähernd) bei lichtgeschwindigkeit das austauschteilchen zwar 'her' aber nicht mehr 'hin' .. in flugrichtung


Könnten sich Teilchen mit Ruhemasse auch mit c bewegen, dann wären sie a) ein schwarzes Loch wegen dem Energie-Impulstensor und dem Anteil den die Bewegungsenergie (in dem Fall unendlich) zur Masse beiträgt. Und b) hätten sie keine Eigenzeit, und könnten von daher auch nicht zerfallen. Weshalb Photonen auch nicht zerfallen sondern nur absorbiert werden können...

Und wenn wir uns anschauen, was an der Grenze also für lim v gegen c passiert ist die Antwort auch einfach: wegen der Längenkontraktion ist der Weg, den ein Austauschteilchen für einen vollen Kraftaustausch benötigt nicht mehr 2d (also ein Quark am rechten Rand des Atoms und eines am linken Rand... - das Gluon soll einmal hin und einmal zurück fliegen, um den vollen "Austausch" in beide Richtungen zu gewährleisten)
sondern nur noch 2d' = 2d / Gamma also kürzer als im Ruhesystem. Dadurch ergibt sich:
Die Zeit für die Wechselwirkung im Ruhesystem ist 2d / c := t0 denn das WW-Teilchen bewegt sich ja mit c.

Die Zeit für die Wechselwirkung im bewegten System ist
t0' = d' / ( c - v ) + d' / ( c + v ) (einmal in und einmal gegen Bewegungsrichtung)
t0' = d' * ( c + v) / ( c² - v² ) + d' * ( c - v ) / ( c² - v²)

Wie man sieht sind die Nenner jetzt gleichnahmig 1/ ( c² - v² ) und ich kann die Zähler einfach addieren:

t0' = d' * 2c / (c² - v²) = 2d' * c / c² (1- v²/c²) Ich habe im Nenner einmal c² qaus der Klammer gezogen. ein c kürzt sich jetzt weg, und der Rest ist laut Definition Gamma² :
t0' = 2d' * Gamma² / c

Nun gilt wegen der Längenkontraktion d' = d / gamma oder d' * gamma = d also:

t0' = 2d * Gamma / c (ich brauche nur ein Gamma aus dem Gamma² für die Ersetzung) und damit Schlussendlich
t0' = 2d / c * Gamma was mit t0 = 2d/c auf
t0' = t0 * Gamma führt. Da steht also nichts weiter als die Zeitdilatation. Also falls das Atom in seinem Ruhesystem zerfallen wöllte, dann bräuchte es im bewegten Beobachtersystem einfach länger und zwar so viel länger, wie die Zeitdilatation vorgibt. Passt.

Die Rechnung ist übrigens Analog zur Rechnung einer umgefallenen Lichtuhr, die in dem Fall ganz in Ruhe weiter dilatiert. Nur falls ihr mal wieder über die Frage stolpert, was passiert wenn so ne Lichtuhr mal umfällt... ;-)

btw das gehört in die SRT...
Folgende Benutzer bedankten sich: Heinz Jürgen

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 08 Jun 2018 17:39 #34906

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hi,
du schreibst von photonen, die nicht zerfallen können.
ja, ich meinte auch nicht, dass gluonen zerfielen, aber dass bei einer grenzgeschwindigkeit die glounen nicht mehr ihre wirkung ausüben könnten und dadurch die einzelbestanteile des atoms leichtfügig auseinandergingen. so ähnlich, wie ein fokusierter laserstrahl irgendwann einen kegel ausbildet.

ich gebe zu, von den details der srt weiß ich nicht so viel. du schreibst von einer längenkontraktion. heißt es, dass die quarks im atom "sich dichter packen", wenn sie schneller unterwegs sind?

hmm, wenn nun die glounen selbst mit c 'fliegen' und aber das atom in eine andere richtung mit c flöge, wäre die resultierende geschwindigkeit höher als c, was ja nicht geht.. ok

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Atom mit Lichtgeschwindigkeit 08 Jun 2018 21:44 #34921

brink schrieb: hi,
du schreibst von photonen, die nicht zerfallen können.[..]

Das mit den Photonen war ein Denkanstoß der völlig offtopic war.

ja, ich meinte auch nicht, dass gluonen zerfielen, aber dass bei einer grenzgeschwindigkeit die glounen nicht mehr ihre wirkung ausüben könnten und dadurch die einzelbestanteile des atoms leichtfügig auseinandergingen. so ähnlich, wie ein fokusierter laserstrahl irgendwann einen kegel ausbildet.

Die Kohärenzlänge eines Lasers ist im wesentlichen ein Fokusierungsproblem. Du kannst keinen scharfen Peak im Spektrum erzeugen, sondern hast immer ne Breite. Also rotes Laserlicht in einem Frequenzbereich von bis, auch wenn das nicht viel ist. Von hier an müsste das Hauptproblem sein, dass die unterschiedlichen Frequenzanteile durch die Fokusierungseinrichtung - egal was man verwendet - unterschiedlich gebrochen werden. Dementsprechend ist die Kohärenzlänge umso höher je weniger breit das Spektrum ist, dass man rausballert. Das ist auch der Grund, warum man Laser gerne kühlt. Dann gibts weniger Braunsche Bewegung im Kristall - die die Hauptquelle für die Verbreiterung des Spektrums ausmacht. Mit anderen Worten, das ist was völlig anderes. ;-)

ich gebe zu, von den details der srt weiß ich nicht so viel. du schreibst von einer längenkontraktion. heißt es, dass die quarks im atom "sich dichter packen", wenn sie schneller unterwegs sind?

Da sich in einem zum Quark-Atom bewegten System die Längen in Bewegungsrichtung kontrahieren, und die Masse des Quark-Atoms zunimmt, nimmt logischer Weise auch der Quotient Masse/Volumen zu. Insgesamt mit Gamma2 wenn mich nicht alles täuscht.
(und nur so als Vorsichtsmaßname - relativistische Massen setzt man nicht ins Newtonsche Gravitationsgesetz ein ... )

hmm, wenn nun die glounen selbst mit c 'fliegen' und aber das atom in eine andere richtung mit c flöge, wäre die resultierende geschwindigkeit höher als c, was ja nicht geht.. ok

Es gilt immernoch die relativistische Addition der Geschwindigkeiten. Ganz nebenbei bringt dich dieses Atom dann direkt zum Restaurant am Ende des Universums und die Antwort ist immernoch 42. :P

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