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THEMA: Hüpfende Neutronen

Hüpfende Neutronen 06 Jan 2018 15:46 #25639

In diesem Thread soll ein Experiment von 2015 untersucht werden, bei dem quantisierte Zustände von Neutronen untersucht wurden, die vom Gravitationspotential beeinflusst wurden. Hier wurde also etwas nachgewiesen, das weder in der Schrödinger- noch in der Dirac-Gleichung berücksichtigt ist. Also sehr interessant. Folgender Versuchsaufbau:



Links befindet sich eine Quelle für horizontale, ultrakalte Neutronen (10 m/s). Diese wandern quasi im "Parabelflug" von links nach rechts in einen Detektor. Durch den unteren Spiegel wird die Wellenfunktion reflektiert. Durch den oberen Absorber werden jeweils die Neutronen absorbiert, deren vertikale Geschwindigkeitskomponente zu gross ist. Der Abstand zwischen Spiegel und Absorber ist variabel und bestimmt, wieviele Neutronen rechts detektiert werden. Und jetzt der Hammer: Die Anzahl der Detektionen steigt mit steigendem Abstand \(\triangle z\) sprunghaft an. Das ist der Nachweis eines Quanteneffekts der Gravitation. Dass das Gravitationspotential selbst gequantelt ist, kann damit aber offenbar nicht bewiesen werden. Oder doch?

Warum werden die Neutronen vom unteren Spiegel reflektiert? Weil die ultrakalten Neutronen so langsam sind, dass ihre korrespondierende Wellenlänge \(\lambda\) viel grösser ist wie die interatomaren Distanzen von Materie. Nach De-Broglie gilt ja:
\[\lambda=\frac{h}{p}\]
Das heisst, die Wellenlänge eines Neutrons ist die Superposition von gequantelten Eigenzuständen, etwa so:

Abgebildet ist der vertikale Anteil der Wellenlänge des Neutrons.

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Betreff des ThemasRelevanzDatum des letzten Beitrages
Unterschiedliche Lebensdauer von Neutronen6.9Sonntag, 22 April 2018

Hüpfende Neutronen 06 Jan 2018 19:51 #25647

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Hallo Michael D.,

Das Experiment ist wirklich sehr interessant.
Aber es wäre im Allgemeinen besser, Du würdest die jeweiligen Quellen hier verlinken, als etwas " durch die Mühle Deines Verständnisses gedreht " zu reproduzieren. (mit den daraus resultierenden Fehlern).

arxiv.org/abs/hep-ph/0502081
www.nature.com/articles/415267a.pdf

So ist das Experiment tatsächlich bereits von 2002. Deine Aussage, dass " hier etwas nachgewiesen wurde, das weder in der Schrödinger- noch in der Dirac-Gleichung berücksichtigt ist ", ist auch falsch. Quantenmechanisch ist hier alles in bester Ordnung. Bei den diskreten Energien, die ein Teilchen in einem Potentialtopf annehmen kann, kommt es auf die Art derWechselwirkung, auf der das Potential beruht, nicht an.

Gruß,
Lulu
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Hüpfende Neutronen 06 Jan 2018 20:31 #25650

Lulu schrieb: Aber es wäre im Allgemeinen besser, Du würdest die jeweiligen Quellen hier verlinken, als etwas " durch die Mühle Deines Verständnisses gedreht " zu reproduzieren. (mit den daraus resultierenden Fehlern).

Sorry, wollte die Dinge noch verlinken. Die Mühle meines Verständnisses holt die Essenz aus den Dingen heraus.

So ist das Experiment tatsächlich bereits von 2002.

Geschenkt.

Deine Aussage, dass " hier etwas nachgewiesen wurde, das weder in der Schrödinger- noch in der Dirac-Gleichung berücksichtigt ist ", ist auch falsch. Quantenmechanisch ist hier alles in bester Ordnung. Bei den diskreten Energien, die ein Teilchen in einem Potentialtopf annehmen kann, kommt es auf die Art derWechselwirkung, auf der das Potential beruht, nicht an.

Genau das ist das Erstaunliche. Nur nicht für Dich. Du nimmst Vieles einfach nur hin. Schade. Erkennst Du nicht, dass genau das ein Ansatz für die Verknüpfung von Quantentheorie und ART ist? Gravitationspotential in einer quantenmechanischen Gleichung. Was will man mehr. Daraus lässt sich bestimmt was machen...

Ausgangspunkt: Schrödingergleichung mit Gravitationspotential
\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+mg\triangle z\right)\psi\]

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Hüpfende Neutronen 06 Jan 2018 22:49 #25655

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Hallo Michael D.,

Basierend auf dem Ausgangsexperiment von 2002 wurde dann u.a. von Abele et al. die Gravitationsresonanzspektroskopie entwickelt:

iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/14/5/055010/pdf
www.nature.com/articles/nphys1970.pdf
arxiv.org/pdf/1510.03078.pdf

Und damit wären wir dann auch im Jahr 2015 angekommen.
Die Möglichkeiten dieser Experimente sehe ich durchaus. Aber hier brauchst Du keine ART. Und darum kommen sich auch die inkompatiblen Raum-Zeit-Konzeptionen von ART und Quantenmechanik nicht in die Quere.
Und wenn Du so etwas aufgreifst, dann hat man immer die Befürchtung, Du willst mal wieder etwas für Deine abstruse Privatphysik zurechtbiegen.


Gruß,
Lulu
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Hüpfende Neutronen 06 Jan 2018 23:37 #25658

Verzeiht mir eine kleine Zwischenbemerkung.
abstruse Privatphysik trfifft auf die Freude an intellektueller Auseinandersetzung.
Das könnte das Henne - Ei Problem sein.
Was gebiert das jeweils andere?
Dass die Freude an der intellektuellen Auseinandersetzung zu abstruser Privatphysik führen kann, ist, glaube ich einleuchtend.
Aber führt abstruse Privatphysik zur Freude an Intellektueller Auseinandersetzung? Eher nicht.
Deshalb glaube ich, dass Michael von der Freude an der Auseinandersetzung angetrieben wird, und nicht die Absicht hat, abstruse Physik zu produzieren.
Dass diese zuweilen dabei heraus kommen kann, liegt in der Natur der Sache.:)
LG
Thomas
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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 11:39 #25676

Lulu schrieb: Die Möglichkeiten dieser Experimente sehe ich durchaus. Aber hier brauchst Du keine ART. Und darum kommen sich auch die inkompatiblen Raum-Zeit-Konzeptionen von ART und Quantenmechanik nicht in die Quere.

Warum so konservativ, so kommt die Physik nie weiter.

Und wenn Du so etwas aufgreifst, dann hat man immer die Befürchtung, Du willst mal wieder etwas für Deine abstruse Privatphysik zurechtbiegen.

Solch persönliche Wertungen solltest Du im Rahmen der Netiquette unterlassen, es sei denn, Du hast begründete mathematische Einwände. Ausserdem betreibe ich meine "abstruse Privatphysik" in der entsprechenden Rubrik. Da trenne ich strikt. Irgendwann wirst Du das erkennen.

So, Schluss mit Lulus Störfeuern. Was viel interessanter ist: Wieso reagiert eine quantenmechanische Wahrscheinlichkeitsfunktion auf ein Gravitationspotential? Spricht nicht gerade für die Kopenhagener Deutung...

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 14:32 #25689

Michael D. schrieb: Wieso reagiert eine quantenmechanische Wahrscheinlichkeitsfunktion auf ein Gravitationspotential? Spricht nicht gerade für die Kopenhagener Deutung...


Wo ist der Widerspruch? In dem Fall wird ja auch nicht die ART betrachtet, sondern die Newtonsche Näherung.

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 14:37 #25692

Es ist aber keine Kunst, statt der Newtonschen Näherung Einsteins Feldgleichungen einzufügen. Ich werd das hier mal machen. Aber gehen wir Schritt für Schritt vor. Lassen wir mal die letzte Näherung weg, dass das Gravitationspotential unabhängig von der Höhe ist:

Schrödingergleichung mit Newtonscher potentieller Gravitationsenergie (exakt):
\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+m\frac{GM_{Erde}}{z}\right)\psi\]

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 15:21 #25699

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Michael D. schrieb:

Lulu schrieb: Die Möglichkeiten dieser Experimente sehe ich durchaus. Aber hier brauchst Du keine ART. Und darum kommen sich auch die inkompatiblen Raum-Zeit-Konzeptionen von ART und Quantenmechanik nicht in die Quere.

Warum so konservativ, so kommt die Physik nie weiter.

Und wenn Du so etwas aufgreifst, dann hat man immer die Befürchtung, Du willst mal wieder etwas für Deine abstruse Privatphysik zurechtbiegen.

Solch persönliche Wertungen solltest Du im Rahmen der Netiquette unterlassen, es sei denn, Du hast begründete mathematische Einwände. Ausserdem betreibe ich meine "abstruse Privatphysik" in der entsprechenden Rubrik. Da trenne ich strikt. Irgendwann wirst Du das erkennen.

So, Schluss mit Lulus Störfeuern. Was viel interessanter ist: Wieso reagiert eine quantenmechanische Wahrscheinlichkeitsfunktion auf ein Gravitationspotential? Spricht nicht gerade für die Kopenhagener Deutung...


Hallo Michael D.,

das ist keine persönliche Wertung, sondern eine sachliche Wertung vieler Deiner Beiträge wie deiner pseudowissenschaftlichen TOE. Wenn Du das eine nicht vom anderen unterscheiden kannst, ist das Dein Problem, aber kein Verstoß gegen die Netiquette. Mit solch einem Unsinn kommt die Physik bestimmt nicht weiter.

Gruß,
Lulu
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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 15:25 #25700

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Michael D. schrieb: Es ist aber keine Kunst, statt der Newtonschen Näherung Einsteins Feldgleichungen einzufügen. Ich werd das hier mal machen. Aber gehen wir Schritt für Schritt vor. Lassen wir mal die letzte Näherung weg, dass das Gravitationspotential unabhängig von der Höhe ist:

Schrödingergleichung mit Newtonscher potentieller Gravitationsenergie (exakt):

\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+m\frac{GM_{Erde}}{z}\right)\psi\]


Was in Verbindung mit der nichtrelativistischen Schrödinger-Gleichung aber absolut sinnfrei ist. Der thread bewegt sich schon wieder, wie von mir befürchtet, in Richtung abstruse Privatphysik / alternative Weltbilder.

Gruß,
Lulu

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 15:27 #25701

Ach Lulu, Deine sachlichen Wertungen sind absolut überflüssig. Solange keine mathematischen Einwände kommen, nehme ich Dich nicht ernst. Wirf Du nur weiter mit Links um Dich. What shells.

Was in Verbindung mit der nichtrelativistischen Schrödinger-Gleichung aber absolut sinnfrei ist. Der thread bewegt sich schon wieder, wie von mir befürchtet, in Richtung abstruse Privatphysik / alternative Weltbilder.

Bleib cool. Schön step by step. Erst wird das mal probeweise in die Schrödingergleichung eingefügt, dann in die Dirac-Gleichung. Ein Pseudowissenschaftler wie Du, der offenbar keine Mathematik beherrscht und sich nicht traut, hier was zu rechnen, sollte sich lieber geschlossen halten. Ach und Deine ewige Grüsserei kannst Du Dir auch sparen. Das nervt nur.
Übrigens ist das nicht meine Idee gewesen, potentielle Gravitationsenergie in die Schrödingergleichung einzusetzen, sondern die Idee namhafter Wissenschaftler. Aber was solls. Es ist zwecklos mit Dir.

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 15:52 #25703

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Michael D. schrieb: Ach Lulu, Deine sachlichen Wertungen sind absolut überflüssig. Solange keine mathematischen Einwände kommen, nehme ich Dich nicht ernst. Wirf Du nur weiter mit Links um Dich. What shells.

Was in Verbindung mit der nichtrelativistischen Schrödinger-Gleichung aber absolut sinnfrei ist. Der thread bewegt sich schon wieder, wie von mir befürchtet, in Richtung abstruse Privatphysik / alternative Weltbilder.

Bleib cool. Schön step by step. Erst wird das mal probeweise in die Schrödingergleichung eingefügt, dann in die Dirac-Gleichung. Ein Pseudowissenschaftler wie Du, der offenbar keine Mathematik beherrscht und sich nicht traut, hier was zu rechnen, sollte sich lieber geschlossen halten. Ach und Deine ewige Grüsserei kannst Du Dir auch sparen. Das nervt nur.
Übrigens ist das nicht meine Idee gewesen, potentielle Gravitationsenergie in die Schrödingergleichung einzusetzen, sondern die Idee namhafter Wissenschaftler. Aber was solls. Es ist zwecklos mit Dir.


Da muss ich Dir recht geben. Ich lasse mir keinen Humbug als Beitrag zum Fortschritt der Wissenschaft unterjubeln.

Gruß,
Lulu

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 15:54 #25704

Wars das jetzt endlich? Und lass die ewige Grüsserei, Du Nervensäge.

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 16:00 #25707

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Michael D. schrieb: Wars das jetzt endlich? Und lass die ewige Grüsserei, Du Nervensäge.


Das war nun klar persönlich. Du solltest doch noch mal einen Blick in die Netiquette werfen.

Gruß,
Lulu

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 16:07 #25708

Ok, lassen wir mal diese Kindereien. Und bitte, hör auf zu grüssen.

Zum Thema: In der Gleichung werden jetzt zweierlei Massen verwendet. Träge Masse \(m_t\) und schwere Masse \(m_s\):
\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m_t}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+m_s\frac{GM_{Erde}}{z}\right)\psi\]

Eigentlich ist das eine Gleichung für Punktmassen. Der Schrödinger multipliziert jetzt einfach auf beiden Seiten eine Wellenfunktion dran und sagt, dass das Ganze klassische Verhalten auch für Wellenfunktionen mit theoretisch unendlicher Ausdehnung gilt. Kein Wunder, dass der Einstein seine Probleme damit hatte.

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 19:44 #25709

Michael D. schrieb: Ok, lassen wir mal diese Kindereien. Und bitte, hör auf zu grüssen.

Der Schrödinger multipliziert jetzt einfach auf beiden Seiten eine Wellenfunktion dran und sagt, dass das Ganze klassische Verhalten auch für Wellenfunktionen mit theoretisch unendlicher Ausdehnung gilt. Kein Wunder, dass der Einstein seine Probleme damit hatte.



Grüßen ist ein Zeichen von Freundlichkeit

Man kann Jahrelang höhere Mathematik studieren und doch nichts dabei gewinnen wen man eines nicht begreift .

Mathematik wird benutzt um Prognosen zu erstellen , man wandelt die Wirklichkeit in eine Formel um und kann so aussagen über die Zukunft treffen , also wie sich dinge entwickeln werden .

Manipuliert man Formel so das sie nicht mehr die Wirklichkeit abbilden wird man keine zutreffende Prognose erhalten auch wen man bei der Manipulation alle mathematischen Regel beachtet hat .

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

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 20:25 #25710

Man kann auch keine Ahnung von Mathematik haben und trotzdem bis zum Gehtnichtmehr diskutieren. Jetzt mal Tacheles: An der Formel gibt es bis jetzt nichts auszusetzen. Es bleibt erwiesenermassen wie es ist: Die Wahrscheinlichkeitsfunktion reagiert auf das Gravitationsfeld, bevor sie am Detektor kollabiert ist. Für mich deutet sich hier an, dass weder die QM noch die ART grundlegend sind. Das Entscheidende muss sich Grössenordnungen darunter abspielen, nämlich im Bereich der Plancklänge. So wie es auch die Stringtheoretiker sehen, obwohl ich diese Theorie nicht bevorzuge.

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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 22:14 #25715

Michael D. schrieb: An der Formel gibt es bis jetzt nichts auszusetzen. Es bleibt erwiesenermassen wie es ist: Die Wahrscheinlichkeitsfunktion reagiert auf das Gravitationsfeld, bevor sie am Detektor kollabiert ist. Für mich deutet sich hier an, dass weder die QM noch die ART grundlegend sind. Das Entscheidende muss sich Grössenordnungen darunter abspielen, nämlich im Bereich der Plancklänge. So wie es auch die Stringtheoretiker sehen, obwohl ich diese Theorie nicht bevorzuge.

und das alles sagt diese Formel ?

\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m_t}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+m_s\frac{GM_{Erde}}{z}\right)\psi\]


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Hüpfende Neutronen 07 Jan 2018 23:04 #25718

Naja, wenn ich das richtig verstehe, dann sagt dieser Ausdruck, dass infinitesimal kleine Gravitationspotentiale zum Zusammenbruch der Wellenfunktion führen können.
Anders gesagt:
Die Unbestimmtheit von Elementarteilchen kann auch durch sehr kleine Potentialunterschiede eines Gravitationsfeldes, beispielsweise das der Erde, zu Fall gebracht werden.
Das Experiment mit den hüpfenden Neutronen zielt ja genau darauf ab. Deshalb müssen die Neutronen ja so kalt sein, also so langsam, damit man den Effekt herauskitzeln kann.
Dazu gab es einen Artikel in einer Fachzeitschrift, leider weiß ich nicht mehr, in welcher.
Vielleicht weiß da jemand mehr dazu.
Gruß
Thomas

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Hüpfende Neutronen 08 Jan 2018 03:12 #25723

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Interessant....
....also warum erfahre ich erst jetzt was von einem Neutroneninterferometer?.... Thomas öffnet wieder Kopf-Türen.

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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Hüpfende Neutronen 08 Jan 2018 11:28 #25735

heinzendres schrieb: und das alles sagt diese Formel ?

\[i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=\left(-\frac{\hbar^2}{2m_t}\frac{\partial^2}{\partial z^2}+m_s\frac{GM_{Erde}}{z}\right)\psi\]

Diese Formel sagt, dass die Wellenfunktion auf ein Gravitationspotential reagiert und zwar vor dem Zusammenbruch. Nur der Detektor führt zum Zusammenbruch der Wellenfunktion. Ich finde das mega-interessant. Die Kopenhagener Interpretation geht von einer Wahrscheinlichkeitsfunktion aus. Schwierig, schwierig, angesichts dieses Experimentes. Spricht eher für die De-Broglie-Bohm-Theorie .

Thomas schrieb: Naja, wenn ich das richtig verstehe, dann sagt dieser Ausdruck, dass infinitesimal kleine Gravitationspotentiale zum Zusammenbruch der Wellenfunktion führen können.

Eben nicht. Nur der Nachweis im Detektor führt zum Zusammenbruch. So strange es klingt: Die Wellenfunktion reagiert vor dem Zusammenbruch auf das Gravitationspotential. Sonst könnte die Wellenfunktion nicht hüpfen. Ja richtig gelesen, die Wellenfunktion \(\psi\) hüpft! Die Gleichung als Solches hingegen sagt nichts über den Zusammenbruch der Wellenfunktion aus. Weder über den Zeitpunkt, noch über die Art und Weise. Das deutet für mich auf einen noch tiefer liegenden Mechanismus bei sehr viel kleineren Grössenordnungen hin. Einstein war übrigens auch dieser Meinung.

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Hüpfende Neutronen 08 Jan 2018 22:15 #25767

Michael,
hast recht, natürlich erst am Detektor. So hab ich das auch verstanden. Hab mich missverständlich ausgedrückt.
Und dass die Wellenfunktion vor dem Detektor auf das Gravitationspotential reagiert, da stimme ich dir auch zu. Deshalb hüpfen sie ja, die Neutronen.
Kurz: vorher reagieren sie, am Detektor bricht die Wellenfunktion zusammen.

Dass da noch etwas tieferliegendes existieren sollte, stimme ich dir auch zu.
Einstein hat dazu ja geäußert: Gott würfelt nicht. Er meinte damit die der QM zugrundeliegende, vermeintliche Verletzung des Kausalitätsprinzips.
Die Ausagen des Experiments deuten offensichtlich darauf hin, dass quantenmechanische Objekte und Gravitationspotential einer Wechselwirkung unterworfen sind.
Leider gibt es dafür noch keine allgemein anerkannte mathematische Beschreibung.
Und ob die o.g. Formel der Beschreibung der Wirklichkeit nahe kommt, entzieht sich meiner Kenntnis. Auf dieses Eis traue ich mich nicht, dazu weiß ich nicht genug.
VG
Thomas

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Hüpfende Neutronen 08 Jan 2018 23:00 #25768

bisschen Spass im Spoiler, der inzwischen nix mehr zur Sache tut, weil ihr das Problem schon geklärt habt...
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Hüpfende Neutronen 14 Jan 2018 17:34 #25961

Hier hab ich ein schönes Video einer numerischen Lösung der Schrödingergleichung am Doppelspalt gefunden. Im zweiten Teil des Videos nur mit Realteil:


Man sieht sehr schön, dass die Wellenfunktion am Doppelspalt nicht zusammenbricht und grösstenteils reflektiert wird. Ich habe vor, etwas Ähnliches für die hüpfende Wellenfunktion eines Neutrons im Gravitationsfeld zu programmieren bzw. zu animieren.

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Hüpfende Neutronen 19 Jan 2018 14:31 #26235

Bist du hier schon weiter gekommen?

Gruß
Madouc

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