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THEMA: Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie?

Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 00:15 #18797

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hallo

Neutrinos sind ja dafür bekannt dass sie sehr selten mit materie wechselwirken.
trotzdem tun sie es manchmal.
warum?
sind die neutrinos die wechselwirken anders aufgebaut, als die, die nicht wechselwirken?

ist es ein relativistischer quanteneffekt wie bei den photonen?
ich muss dabei an den laser denken, der durch ein halbtransparentes spiegel zur hälfte reflektiert wird.
alle photonen sind gleich und man kann nicht sagen welche durch den spiegel gehen und welche reflektiert werden.
woher wissen sie welchen weg sie einschlagen sollen?

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 11:50 #18803

Die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung von Kernteilchen wird durch den Wirkungsquerschnitt beschrieben.

Neutrinos sind in diesem Sinne einfach sehr "klein".

Ob bei einem Vorbeiflug tatsächlich etwas passiert, hängt ausschließlich vom Quantenzustand der beteiligten Teilchen ab. Dazu gehören insbesondere Ort, Zeit, und Impuls (Bewegungsrichtung). Diese physikalischen Größen sind jedoch der Unschärferelation unterworfen, also in ihrer Gesamtheit nicht genau messbar. Eine Vorhersage, ob und wann ein Zussammenstoß stattfinden wird, ist dadurch in der Regel unmöglich.

Mit den Photonen verhält es sich nicht anders.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 18:07 #18815

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mit sehr "klein" ist physikalisch wahrscheinlich "sehr leicht" gemeint.

wenn ich mir die zahlen anscheue, dann ist ein photon auch sehr leicht und "klein", trotzdem wechselwirken photonen viel besser.
ort, zeit, und impuls sind für mich sehr abstrakte begriffe. die kann ich in mein physikalisches gebäude nur schwer itegrieren. :unsure:

ich würde gerne verstehen ob die neutrinos die eine wechselwirkung hervorrufen in irgendeiner art anders sind, als die die durchfliegen.
wenn so viele Milliarden durch ein cm² fliegen ist es doch rätselhaft warum so wenige davon wechselwirken.
dass die reaktion besser ist, wenn die neutrinos mehr energie haben ist plausibel. allerdings kann energie nicht das einzige kriterium sein.
auch die extrem energiereichen neutrinos fliegen praktisch alle durch.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 18:57 #18819

3d schrieb: mit sehr "klein" ist physikalisch wahrscheinlich "sehr leicht" gemeint.


Nein, das ist nicht gemeint. Die Masse eines Elementarteilchens sagt nichts über die Wirkungsquerschnitte aus.

In der Größenordnung von Elementarteilchen ist die Gravitationskraft so viel kleiner als die anderen Kräfte, dass sie praktisch keine Rolle spielt. Und Masse sagt nur etwas über die Stärke der Gravitationswechselwirkung aus.

Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen ist von der jeweiligen Stärke der anderen Kräfte abhängig. Wenn ich etwa gegen eine Wand laufe, ist es die elektromagnetische Wechselwirkung, die dafür sorgt, dass ich mich anhaue.

Neutrinos reagieren nur aufgrund der schwachen Wechselwirkung (und nicht mit der starken und nicht mit der elektromagnetischen WW) mit anderer Materie - und deshalb sind sie so reaktionsträge.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 19:19 #18821

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bei wikipedia steht:
"Mit zunehmender Energie nimmt der Wirkungsquerschnitt der Neutrinos zu"

das steht irgendwie im widerspruch zu deiner aussage: Die Masse eines Elementarteilchens sagt nichts über die Wirkungsquerschnitte aus.

weiss man eigentlich wofür neutrinos überhaut da sind?
jedes teilchen hat in unserer welt eine funktion.
das neutrino scheint einfach nur da zu sein und für nichts nützlich. sie transportieren scheinbar nur energie weg.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 19:23 #18822

3d schrieb: bei wikipedia steht:
"Mit zunehmender Energie nimmt der Wirkungsquerschnitt der Neutrinos zu"

das steht irgendwie im widerspruch zu deiner aussage: Die Masse eines Elementarteilchens sagt nichts über die Wirkungsquerschnitte aus.


Nein, Wechselwirkungen sind meist energieabhängig. Dies heißt aber nicht, dass eine Ruhemasse hierfür eine Rolle spielt.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 19:31 #18823

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ganz schön tricky das ganze.
egal was ich mache. ich komm nicht voran.
ist zum haare raufen.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 21:10 #18827

3d schrieb: das neutrino scheint einfach nur da zu sein und für nichts nützlich. sie transportieren scheinbar nur energie weg.


Ohne sie würde es uns nicht geben . Ohne unnütze Teilchen die „NUR“ Energie wegtransportieren keine Kernfusion – keine Elemente die für leben nötig sind .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 22:02 #18832

3d schrieb: bei wikipedia steht:
weiss man eigentlich wofür neutrinos überhaut da sind?
jedes teilchen hat in unserer welt eine funktion.
das neutrino scheint einfach nur da zu sein und für nichts nützlich. sie transportieren scheinbar nur energie weg.


Neutrinos sind sozusagen "Trägerelemente" für negative Ladungen. Ein Elektron, das seine negative Ladung verloren hat, existiert gewissermaßen als Neutrino weiter. Und demenstprechend kann es später auch wieder eine negative Ladung aufnehmen und als Myon, Tauon oder Elektron "wiederauferstehen". Je nach Flavour.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 19 Aug 2017 22:48 #18835

Reisender,

das ist leider nicht richtig. Neutrinos sind Teilchen, die nur mit der Schwachen Kraft zu tun haben und keine Überschneidung mit der elektromagnetischen Wechselwirkung zeigen.

Das sollte man aber wissen, wenn man sich so positioniert, wie du das gerade tust.

Tut mir leid, aber diese Steilvorlage konnte ich mir jetzt nicht verkneifen, auszunutzen.
Nimms mit Humor und bleib vor Allem sachlich und reib dich nicht dauernd am Moderator.
Wozu denn auch, macht doch eh keinen Sinn.

Grüße
Thomas

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 03:46 #18837

Thomas schrieb: Das sollte man aber wissen, wenn man sich so positioniert, wie du das gerade tust.

Mooment mal.

Ich habe Neutrinos ja veranschaulicht als "Elektronen, die ihre Ladung verloren haben". Du stellst das pauschal in Abrede und stellst mich als unwissend hin.
Das finde ich nicht komisch, sondern einfach nur überheblich.

Aber ich weiß, du hattest gerade ein paar schwere Tage; es sei dir verziehen.

Thomas schrieb: Tut mir leid, aber diese Steilvorlage konnte ich mir jetzt nicht verkneifen, auszunutzen.
Nimms mit Humor und bleib vor Allem sachlich und reib dich nicht dauernd am Moderator.

Ach, jetzt komm mir doch nicht schon wieder so. Es stimmt einfach nicht, dass ich mich "dauernd am Moderator reibe". Erstens klingt das irgendwie homoerotisch, wozu ich echt keinerlei Neigungen habe. Außerdem habe ich z.B. mit Claus keine derartigen Probleme. Und noch nie gehabt. Wenn überhaupt, könnte es vielleicht sein, dass es da ein "kleines Problem" zwischen dir und mir gibt, für das ich aber mit Sicherheit nicht alleine verantwortlich bin.

Wie wäre es damit: Wir lassen die Vergangenheit ruhen und kommen wieder zum Thema?

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 16:51 #18846

Thomas schrieb: das ist leider nicht richtig. Neutrinos sind Teilchen, die nur mit der Schwachen Kraft zu tun haben und keine Überschneidung mit der elektromagnetischen Wechselwirkung zeigen.


Für mich nicht nachvollziehbar, wie du du dieser Einschätzung kommst. Nur weil Neutrinos keine Ladung haben, heißt das ja nicht, dass die Anschauung falsch ist.

Was ich versucht habe zu beschreiben ist, dass Neutrinos die sog. "schwache Hyperladung" tragen, eine Erhaltungsgröße der schwachen Wechselwirkung.
Ich wollte damit auf 3D's Frage:

weiss man eigentlich wofür neutrinos überhaut da sind?
jedes teilchen hat in unserer welt eine funktion.

eine Antwort formulieren.

Und die liegt im Transport der schwachen Hyperladung über die Zeit. Beim Beta-Minus-Zerfall geht diese ja von einem Neutrino auf das resultierende Elektron über. Beim Elektroneneinfang geschieht das Gegenteil: Ein Elektron verschwindet, ein Neutrino entsteht. Die schwache Hyperladung bleibt in beiden Fällen erhalten.

Darum kann ein Neutrino auch nicht einfach "verschwinden" oder "entstehen"; es kann nicht weggedacht werden, ohne das die Erhaltungsgröße verletzt wird.

Hier nochmal eine etwas ausführlichere Darstellung:

Wir kombinieren einen Beta-Minus-Zerfall mit einem Neutrinoeintrag in einem Feynmann-Diagramm. Die Gesamtbilanz der Reaktion ist folgende:
nu_e + n -> h+ + e-

(Ein Elektronneutrino und ein Neutron gehen rein, und ein Proton und ein Elektron kommen raus.)

Der Prozess kann folgendermaßen in die einzelnen Wechselwirkungen zerlegt werden:
1. Ein down-Quark wandelt sich in ein up-Quark um. Dabei entsteht ein W--Boson.
2. Das W--Boson zerfällt in ein Elektron und ein Anti-Elektronneutrino.
3. Das Anti-Elektronneutrino annihiliert mit dem vorhandenen Elektronneutrino. Es entsteht ein Z-Boson.
4. Das Z-Boson zerfällt in ein Elektron/Positron-Paar
5. Das e-/e+ - Paar zerstrahlt zu zwei Photonen.
6. Die beiden (virtuellen) Photonen werden vom Nukleon bzw. dem frisch erzeugten Elektron absorbiert und erhalten so dessen Impuls.

Unterm Strich kann man also sagen: Ein Neutrino wechselwirkt über Elektromagnetismus *und* schwache Kernkraft so mit einem Kern, dass aus dem See an Kernteilchen es eine Elementarladung aufnimmt. Dabei "wird" es zu einem Elektron. Die schwache Hyperladung im Kern bleibt konstant.

Da es diesen Prozess gibt, und er beide Wechselwirkungen umfasst, läuft das von dir vorgebrachte Argument (dass meine Anschauung deswegen unrichtig sei, weil es eine strikte Trennung zwischen schwacher Kernkraft und Elektromagnetismus gibt) ins Leere. Meinst du nicht auch?
Folgende Benutzer bedankten sich: amkaltmark

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 19:20 #18850

Dann wäre folgender wikipedia-Eintrag falsch ( de.wikipedia.org/wiki/Neutrino ):

"Bei Wechselwirkung der Neutrinos mit Materie finden, anders als bei den anderen bekannten Elementarteilchen, nur Prozesse der schwachen Wechselwirkung statt."

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 19:46 #18852

Die Wikipedia-Aussage ist schon richtig; und sie steht auch gar nicht im Widerspruch meinen Ausführungen. Ich beschreibe ja keine unmittelbare Wechselwirkung zwischen Neutrinos und Materie, sondern eine WW zwischen Neutrinos und Z-Bosonen und eine WW zwischen Z-Boson und Elektronen.

Beides sind Prozesse, die man der schwachen Wechselwirkung zuordnen kann. Doch werden am Ende auch Ladungen separiert, womit eine Kopplung ans EM-Feld dann letztlich auch gegeben ist.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 21:26 #18858

Reisender,

du verwendest den Begriff Kopplung falsch. Eine Kopplung, physikalisch verstanden, meint einen Kraftaustausch, der durch kraftvermittelnde Wechselwirkungsteilchen erfolgt. Das sind in der Regel Bosonen .
Die W und Z Bosonen der schwachen Kraft wechselwirken mit den Neutrinos, aber alle anderen Bosonen tun das nicht.

Grüße
Thomas

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 21:36 #18860

Thomas schrieb: du verwendest den Begriff Kopplung falsch. Eine Kopplung, physikalisch verstanden, meint einen Kraftaustausch, der durch kraftvermittelnde Wechselwirkungsteilchen erfolgt. Das sind in der Regel Bosonen .
Die W und Z Bosonen der schwachen Kraft wechselwirken mit den Neutrinos, aber alle anderen Bosonen tun das nicht.


Nach wie vor sehe ich den Fehler nicht. Neutrino wechselwirkt mit Z-Boson, Z-Boson wechselwirkt mit Elektron. Somit koppelt das Neutrino ans Elektron und die Verbindung ist da.

Ohnehin entfernen wir uns immer weiter vom ursprünglichen Thema. Lass mich doch einfach in Frieden, ok?

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 21:45 #18863

Nein, damit gibt es keine Verbindung wie du das gerne hättest.
Das ist das Fallbeil der Physik!
Wir sind naturwissechaftlich unterwegs und nicht politisch!
Und emotional, wie deine letzte Bemerkung offenbart, sollten wir schon gar nicht unterwegs sein.
Bitte zurück zum physikalisch Überprüften.

Grüße
Thomas

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 22:12 #18865

Nun gut.

Du sagst damit also, es gibt keine Annihilation von Neutrino/Antineutrino, aus denen ein Z-Boson hervorginge, und es gibt auch keinen Zerfall eines Z-Bosons in ein Elektron/Positron-Paar?

Die Schritte:
3. Das Anti-Elektronneutrino annihiliert mit dem vorhandenen Elektronneutrino. Es entsteht ein Z-Boson. und
4. Das Z-Boson zerfällt in ein Elektron/Positron-Paar

existieren also gar nicht in der physikalischen Realität? Habe ich das richtig verstanden?

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 22:30 #18866

Letzte Bemerkung in diesem Zusammenhang:

Deine Argumente entbehren jeglicher Grundlage und erscheinen eher wie hingeworfen.
Ich kann dir nicht helfen, wenn wir kein konstruktives und wohlmeinendes Diskussionsklima miteinander haben.
Vielleicht sollten wir erst einmal dafür sorgen.
LG
Thomas

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 22:55 #18867

Seufz.

Ich will gar nicht, dass du mir hilfst. Ich würde mir nur wünschen, dass du keine Fundamentalkritik übst, sondern auch näher erläuterst, was dir an meiner Argumentation nicht passt.

MEIN EINDRUCK ist, dass du entweder nicht nachvollziehen kannst, oder gar nicht nachvollziehen willst, was ich zum Ausdruck bringen wollte.
Anders gesagt: Ich empfinde deine letzten 2-3 Beiträge als ignorant.

Was sollen wir tun?

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 23:34 #18868

Doch, täusch dich nicht! Ich hab schon verstanden, was du zum Ausdruck bringen wolltest.
Es entspricht halt leider nicht unserem Erkentnisstand.
Und eine Bitte möchte ich hier noch anbringen:
Lass uns hier in diesem Forum so nah wie möglich an unserer Naturwissenschaft bleiben.
Wenn manchmal persönliche Schicksalsschläge, wie mich gerade einer getroffen hat, eine Rolle spielen, dann kann man das bemerken. Dann verstehen auch alle Teilnehmer besser, warum man sich gerade so verhält und nicht anders.
In diesem Zusammenhang erscheint der Vorwurf, ignorant zu sein, als ungerechtfertigt .
Ich bin ja auch nur ein Mensch.
LG
Thomas
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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 23:43 #18869

Reisender schrieb: Was sollen wir tun?

Von deinem Ross steigen .

Physik ist eine exakte Wissenschaft und das Neutrino wechselwirkt nur über die schwache Wechselwirkung und das Z und W-Boson ist kein Bestandteil des Neutrino .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 20 Aug 2017 23:56 #18870

heinzendres schrieb:

Reisender schrieb: Was sollen wir tun?

Von deinem Ross steigen .

Physik ist eine exakte Wissenschaft und das Neutrino wechselwirkt nur über die schwache Wechselwirkung und das Z und W-Boson ist kein Bestandteil des Neutrino .


Öh, Heinz?

Bin ich jetzt hier in einer Satireshow gelandet? :blink:

Z- und W-Boson sind die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung.
Selbstverständlich wechselwirken die mit Neutrinos. Siehe auch Wikipedia :

Während das Photon aber nur Kräfte zwischen elektrisch geladenen Teilchen vermittelt, wechselwirkt das Z-Boson auch mit den ungeladenen Neutrinos.


... und auch mit Elektronen. Beispielsweise so:



Vielleicht kann ja mal ein richtiger Fachmann (Postdoc oder so) dazu noch abschließend was sagen?
Anhänge:

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 22 Aug 2017 18:42 #18915

Reisender schrieb: Ein Neutrino wechselwirkt über Elektromagnetismus *und* schwache Kernkraft


Das ist eben einfach falsch .

Wen Neutrinos mit Bosonen wechselwirken welche auch mit Elektronen wechselwirken , kann man daraus nicht ableiten das Neutrinos mit Elektronen wechselwirken .

Deine Argumentation ist unpräzise , du würdest den weg dafür öffnen das man am Schluss sagt alle Teilchen bestehen aus Energie und darum nehmen alle Teilchen auch an allen Wechselwirkungen teil .

Also Präzise formuliert , das Neutrino unterliegt nur der schwachen Wechselwirkung .

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Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 22 Aug 2017 20:14 #18918

Ich verstehen den HickHack um das Neutrino nicht.
Reisender hat eine indirekte Kopplung beschrieben. Ist das nun falsch?

Ich lese da Worte wie "sozusagen" und "gewissermaßen". Die zeigen an das es eine anschauliche und keine streng wissenschaftlich exakte Beschreibung ist.

heinzendres schrieb:

Reisender schrieb: Ein Neutrino wechselwirkt über Elektromagnetismus *und* schwache Kernkraft

Das Zitat ist falsch.
Da fehlt

Reisender schrieb: "Unterm Strich kann man also sagen: "

Das ist also eine Gesamtbilanz und keine Beschreibung eines einzelnen Teilprozesses.


Ich wiederhole: Ich verstehe den ganzen HickHack nicht.

assume good faith
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assume good faith

Warum wechselwirken einige Neutrinos mit Materie? 22 Aug 2017 23:12 #18925

heinzendres schrieb:

Reisender schrieb: Ein Neutrino wechselwirkt über Elektromagnetismus *und* schwache Kernkraft


Das ist eben einfach falsch .

[...]

Also Präzise formuliert , das Neutrino unterliegt nur der schwachen Wechselwirkung .


Deine und meine Aussage stehen nicht im Widerspruch zueinander.

Aber da fällt mir Witz ein:
Nach einer handfesten, leidenschaftlich Debatte zwischen zwei Kollegen der Physik-Fakultät einer renommierten Universität wird der Doktorand angezeigt. Stundenlang brütet er über dem Anhörungsbogen, irgendwann kommt seine Frau ins Zimmer. Sie fragt ihn, wie weit er ist. Er beklagt sich: "Ich verstehe das nicht! Meine Faust wechselwirkt doch gar nicht mit seinem Gesicht, was will dieser blöde Staatsanwalt eigentlich?"


Ernsthaft:
Wenn du mich zitierst, zitiere doch bitte immer den ganzen Satz.

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