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THEMA: Quant statt Quark

Quant statt Quark 08 Sep 2017 17:36 #19276

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Hi allerseits,

ich habe folgendes anzubieten:
In der klassischen Quantenmechanik wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Teilchens durch eine Wahrscheinlichkeitsamplitude/Wellenfunktion beschrieben. Wenn ich dieses Konzept -grob- auf elektromagnetische Felder übertrage, ergibt sich das Folgende:

Ausgangshypothese: E-Feld (einer Punktladung) wird modifiziert durch Funktion Ψ, eine Exponentialfunktion mit Elementarladung und elektrischer Konstante als einzigen Inputparametern. Aus den Integralen über E Ψ erhält man folgende Beziehungen:

- einen numerischen Ausdruck für Feinstrukturkonstante, α: α-1 ≈ (4π) Γ(1/3)|Γ(-1/3)| ( Γ=Gammafunktion)
- quantisierte Teilchenenergien: W_n /W_elektron ≈ 1,51 Πk=0n α^(-1/3^k) n={0;1;..} siehe Tabelle unten für z.B. Kugelsymmetrie
- eine qualitative Erklärung warum sich bei Leptonen, besonders dem Tauon, die starke Kraft nicht bemerkbar macht
- last not least: die Terme der Reihenentwicklung der unvollständigen Gammafunktion im Integral der Energie der Punktladung lassen sich quantitativ der starken und der Coulombkraft zuordnen, mit korrekter Größenordnung auch der Gravitationsanziehung.
Sind noch viele Lücken aber das Gesamtbild sieht einfach gut aus.
doi.org/10.5281/zenodo.801423

Freue mich über Kritik und Kommentare,
kwrk

n, l.................W_calc/W_lit....α-coefficient (energy)
-1,∞....Planck......0.999.........2/3 α^(-3) (2/3α^(-3))^3 3/2 α^(-1) 2........ [source term]
0, 0.........e...........1.000.........2/3 α^(-3)
1, 0.........µ...........1.000.........α^(-3)α^(-1)
2, 0.........η...........0.993.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)
3, 0.........p...........1.002.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)
3, 0.........n...........1.000.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)
4, 0.........Λ...........1.011.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)α^(-1/27)
5, 0.........Σ............1.005.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)α^(-1/27)α^(-1/81)
∞,0.........Δ............1.003.........α^(-9/2)
1, 1.........π............1.092.........α^(-3)α^(-1) 1.44
2, 1........ω0...........1.003.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3) 1.44
3, 1........Σ0............0.980........ α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9) 1.44
4, 1........Ω-............0.972........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)α^(-1/27) 1.44
5, 1........N1720.....1.005.........α^(-3)α^(-1)α^(-1/3)α^(-1/9)α^(-1/27)α^(-1/81) 1.44
∞,1........tau...........1.003........ α^(-9/2) 1.44
∞,∞.......Higgs.......1.019........ α^(-9/2) 3/2 α^(-1)/2
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Quant statt Quark 09 Sep 2017 20:07 #19292

Hallo Thomas,

hab mal Dein Paper überflogen: sieht vom Aufbau her und auch Formel-mässig perfekt aus. Wenn ich das richtig sehe, kannst du die Ruhemassen der Elementarteilchen in Abhängigkeit von der Feinstrukturkonstanten berechnen? Das wäre ja mal was. Mathematisch bist du auch super drauf. Darf ich fragen, wie Dein bildungstechnischer Hintergrund aussieht?

Muss mich noch ein bisschen reinlesen, um ein paar Fragen stellen zu können, sieht aber auf den ersten Blick interessant aus.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.
Folgende Benutzer bedankten sich: kwrk
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Quant statt Quark 10 Sep 2017 04:40 #19296

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Hallo Michael,

danke für die Blumen!
ganz kurz: habe Chemie + ein wenig Physik studiert und in physikalischer Chemie promoviert. Ist aber schon ewig her. Seitdem betreibe ich das nur noch als Hobby, im Moment allerdings mit erhöhtem Zeitaufwand.

Viele Grüße,
Thomas
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Quant statt Quark 10 Sep 2017 09:20 #19297

Sogar promoviert. Hab ich gleich vermutet. Sehr schöne Struktur. Alles mit Mathematik unterlegt, so soll es sein. Ok, ein paar Verständnisfragen:

1. Führst du Kräfte auch auf Austauschbosonen mit ganzzahligem Spin zurück oder gibt es in Deinem Modell keine Bosonen mehr?
2. Warum muss Deine Wellenfunktion die Divergenz des E-Feldes für r->0 vermeiden? Das Gaussche Gesetz mit der elektrischen Ladung als Divergenz für r->0 muss doch nach wie vor gelten.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.
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Quant statt Quark 11 Sep 2017 00:23 #19305

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1. Das Modell gibt nur Relationen der verschiedenen Kräfte, d.h. es gibt erstmal keine Aussage über Austauschmechanismen. Mit der Ausnahme Gluonen. Meine "Teilchen" sind stehende Wellen, d.h. es gibt in ihnen keine Objekte "Quark" und damit auch keine Gluonen.

2. Ist anscheinend missverständlich: ich meine hier „Nichtexistenz eines Grenzwertes“ (d.h. E = unendlich für r=0) nicht „Divergenz eines Vektorfeldes“
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Quant statt Quark 11 Sep 2017 11:24 #19314

Weitere Fragen:

1. Das Modell ist offensichtlich ein nicht-relativistischer Ansatz. Wie erklärt das Modell die Existenz von Antiteilchen?
2. Kann es die Ruhemasse des Higgs-Teilchens einordnen?

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.
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Quant statt Quark 11 Sep 2017 13:24 #19316

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1. Für jedes geladene Teilchen ergibt sich ein entgegengesezt geladenes Anti-Teilchen exakt gleicher Energie durch Umkehrung der Richtung des E-Vektors. Bei neutralen Teilchen wird es komplexer und man muss wohl die Vorzeichen der Wellenfunktion mit einbeziehen. Spannend wird es ab den Kaonen.
2. Ich arbeite mich von den niedrigen zu den hohen Energien vor. Da ist Higgs noch sehr weit weg.
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Quant statt Quark 11 Sep 2017 13:49 #19317

Gestatte trotzdem nochmal die Frage, wie das Modell mit relativistischen Bewegungen umgeht.

Und, wie ergibt sich der Spin 1/2 aus dem Modell? Sieht alles etwas konstruiert aus, damit es passt.

Wie bist Du beispielsweise auf die Wellenfunktion gekommen? Wie lässt sie sich speziell herleiten?

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Quant statt Quark 12 Sep 2017 19:28 #19336

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gerade wenig Zeit, ganz kurz:

Zuerst einmal: das ist keine TOE, noch nicht vollständig ausgearbeitet und im Fluß. In der präsentierten Form ist es ein 3-Teiler: 1.) Ad Hoc Annahme: ich benutze die Funktion Ψ in der gegebenen Form 2.) „Basic calculations“ liefert dann direkt die dort angegebenen Ergebnisse, ohne Zusatzannahmen. 3.) „Discussion“ hier brauche ich Zusatzannahmen.
zu 1.): Zur speziellen Form kommt man durch Anpassung an experimentelle Daten + simultane Entwicklung dieses Modells. Man könnte natürlich auch von der DGL ausgehen, müsste dann aber den r^-4 Term Ad Hoc einführen. Der r^-4 Term repräsentiert vermutlich die starke Kraft. Dafür kann es keine einfache Herleitung geben.

Spin 1/2: Eine einheitliche Beschreibung erfordert einen einheitlichen Spin-Beitrag. 1/2 ist die Größe, aus der sich alle experimentell beobachteten Werte zusammensetzen lassen. So gesehen auch Ad Hoc, aber etabliert, siehe Quarks.

relativistisch: Mir ist nicht klar, worauf du abzielst, Dirac-Gleichung? Meine „Teilchen“ sind elektromagnetische Wellen, eine Unterscheidung relativistisch - nichtrelativistisch wie z.B. bei Quarkmodellen macht hier keinen Sinn.

grüße
Thomas
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Quant statt Quark 13 Sep 2017 11:31 #19345

kwrk schrieb: relativistisch: Mir ist nicht klar, worauf du abzielst, Dirac-Gleichung? Meine „Teilchen“ sind elektromagnetische Wellen, eine Unterscheidung relativistisch - nichtrelativistisch wie z.B. bei Quarkmodellen macht hier keinen Sinn.

Die Dirac-Gleichung gilt nicht nur für Quarks, sondern vor allem für Elektronen. Denn die bewegen sich so gut wie immer relativistisch. Das muss also auch für das Elektron als "stehende Welle" gelten. Heisst: Entweder die Dirac-Gleichung lässt sich aus dem Modell herleiten oder umgekehrt. Ich vermisse einfach ein \(c^2\) bzw. ein Bezug zur relativistischen Energie-Impuls-Beziehung in den Gleichungen.

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Quant statt Quark 13 Sep 2017 20:26 #19355

Hm.....ist das die quantenmechanische Variante des elektrischen Universums?

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.
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Quant statt Quark 14 Sep 2017 11:27 #19370

derwestermann schrieb: Hm.....ist das die quantenmechanische Variante des elektrischen Universums?

Die Gedanke ist mir auch sofort gekommen.

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Quant statt Quark 14 Sep 2017 12:46 #19376

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Hey, bitte!
Ich bin am anderen Ende der Größenskala: Elementarteilchen! und elektromagnetisch nicht elektrisch!
und Ambitionen die Gravitation abzuschaffen habe ich auch nicht !

Was das Elektron angeht: ich bin im Ruhesystem des Elektrons. Das Elektron bildet keine stehende Welle aus (wie im H-Atom), das Elektron ist die stehende Welle.
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Quant statt Quark 14 Sep 2017 13:26 #19377

kwrk schrieb: Was das Elektron angeht: ich bin im Ruhesystem des Elektrons. Das Elektron bildet keine stehende Welle aus (wie im H-Atom), das Elektron ist die stehende Welle.

Schön und gut, aber für das Elektron muss man auch als stehende Welle einen relativistischen Massenzuwachs berechnen können, denn der wird beobachtet. Wo ist der Bezug zur relativistischen Energie-Impuls-Beziehung?

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Quant statt Quark 14 Sep 2017 19:37 #19391

kwrk schrieb: Das Elektron bildet keine stehende Welle aus (wie im H-Atom), das Elektron ist die stehende Welle.


Was heißt stehende Welle? Es ist ein Energiequant, weclches mit einer Wellenfunktion beschrieben werden kann, innerhalb derer eine Wechselwirkung wahrscheinlich ist. Die stehende Welle wäre ja aher ein String, oder so was.

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Quant statt Quark 15 Sep 2017 10:00 #19404

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Mag sein, dass ich da manchmal im falschen Bild bin. Ich stelle mir das Ding auch gerne als „lokalisiertes Photon“ vor.

Generell nochmal, auch in Bezug auf das „elektrische Universum“: ich betrachte primär Teilcheneigenschaften. Jenseits davon bleibt alles erst mal wie es ist, auch in Bezug auf Gravitation + relativistische Effekte. So wie es aussieht, gibt es eine einfache Relation zwischen Coulombkraft und Gravitationsanziehung für das Elektron und wenn man alle anderen Teilchenenergien vom Elektron ableiten kann, hat man eine Beschreibung der Gravitationsanziehung als Funktion elektromagnetischer Parameter. Damit ändert sich erstmal nichts. Das Newton'sche Gesetz gilt, RT ebenso. Neu ist in diesem Modell, dass man Teilchenenergien (inklusive Leptonen) einfach berechnen kann, Werte für α und G herleiten kann und einen quantitativen Ausdruck für die starke Wechselwirkung erhält.
Mit kosmologischen Fragestellungen habe ich mich bisher nur peripher beschäftigt. Was ich mir da als erstes vornehmen würde, ist die Konstanz von G. α wäre bei Euklid konstant, im Rahmen der ART vielleicht nicht, sehe da aber keinen einfachen quantitativen Ansatz. Starke Wechselwirkung evtl. von Bedeutung beim Urknall ???
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Quant statt Quark 15 Sep 2017 12:46 #19407

kwrk schrieb: So wie es aussieht, gibt es eine einfache Relation zwischen Coulombkraft und Gravitationsanziehung für das Elektron und wenn man alle anderen Teilchenenergien vom Elektron ableiten kann, hat man eine Beschreibung der Gravitationsanziehung als Funktion elektromagnetischer Parameter.

Sowas gab es doch vorher auch schon. Beispielsweise hier . Wo ist also der Zugewinn? Ohne eine entsprechende Differentialgleichung, aus der sich alles ergibt, wirkt alles irgendwie zusammenmultipliziert. Ausserdem sind die Ergebnisse nicht genau genug. Aus der QFT ist man eine Übereinstimmung mit den Messergebnissen teilweise bis auf mehr als 10 Stellen nach dem Komma gewohnt (z.B. magnetisches Moment des Elektrons).

kwrk schrieb: Neu ist in diesem Modell, dass man Teilchenenergien (inklusive Leptonen) einfach berechnen kann, Werte für α und G herleiten kann und einen quantitativen Ausdruck für die starke Wechselwirkung erhält.

Aber doch nur Ruheenergien. Der nächste Schritt kann nur sein, daraus ein relativistisches Modell zu machen, denn nichts ist wirklich in Ruhe, schon gar nicht Elementarteilchen.

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Quant statt Quark 15 Sep 2017 13:23 #19410

Die Ruhemasse von Elementarteilchen hat wohl auch Burkhard Heim mit seinen Gleichungen ziemlich genau ausgerechnet, also scheint die Ruhemasse kein besonders starker Gegner zu sein, oder anders herum, nicht viel zu beweisen in der Lage.

Ich reibe mich an dem Begriff "Gravitationsanziehung". Es gibt keine GravitationsKRAFT, sondern einen gravitativ gekrümmten Raum. Meines erchtens kommen wir aus diesem Vorstellungskeller nur heraus, wenn wir Gravitation als das betrachten was es ist: Raumkrümmung, auch wenn man die Gravitation wie eine Kraft berechnen kann. Dem steht aber gegenüber, dass Newtons Gleichungen die Näherung unter Auslassung relativistischer Effekte darstellt, was in den meisten Fällen ja auch ausreicht.

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Quant statt Quark 15 Sep 2017 14:11 #19413

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Wenn du dich bei deinem Link auf „Vergleich der Grundkräfte der Physik“ beziehst: Relationen dieser Art sind rein empirisch.

Genauigkeit der Ergebnisse:
ich zitiere mal aus dem englischen Wiki zum Standardmodell: „requiring 19 numerical constants whose values are unrelated and arbitrary..... explaining neutrino mass will require an additional 7 or 8 constants, which are also arbitrary parameters.“
4 Parameter sind Teilchenmassen und damit auch außerhalb des Modells verifizierbar. Macht zwischen 15 - 23 Fitkonstanten, das sind verdammt viele. In meinem Modell gibt es keine Fitkonstanten.

Mit dem „nächsten Schritt“ hast du natürlich Recht, aber es gibt viele Schritte und wenig Zeit.
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Quant statt Quark 15 Sep 2017 14:30 #19415

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Kenne die Arbeiten von Heim nicht, aber es gibt auch sonst einige die das tun. Mit genug anpassbaren Parametern bekommt man so etwas immer genau hin. Siehe oben. Die Frage ist, wie gut so ein Modell begründet werden kann. Ruhemasse ist offensichtlich ein starker Gegner für das Standardmodell.

"Gravitationsanziehung" ich verstehe, dass dir dass nicht gefällt. Mir geht es nur darum, die Wechselwirkungen zwischen Teilchen zu berechnen. Da reicht Newton, zu Einstein hat mein Modell z.Zt. nicht viel beizutragen.
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Quant statt Quark 15 Sep 2017 15:27 #19417

kwrk schrieb: Kenne die Arbeiten von Heim nicht, aber es gibt auch sonst einige die das tun. Mit genug anpassbaren Parametern bekommt man so etwas immer genau hin. Siehe oben. Die Frage ist, wie gut so ein Modell begründet werden kann.

Aber Du hast doch Deine gesamte Wellenfunktion so vorgegeben, damit am Ende alles stimmt. Woraus hast Du die einzelnen Terme der Wellenfunktion hergeleitet?
Und was ist mit den Neutrino-Massen?

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Quant statt Quark 15 Sep 2017 17:27 #19426

kwrk schrieb: Mir geht es nur darum, die Wechselwirkungen zwischen Teilchen zu berechnen. Da reicht Newton, zu Einstein hat mein Modell z.Zt. nicht viel beizutragen.


Aber bei der Elementarteilchenphysik sind wir doch in relativistischen Bereichen? 80% der Elektronenmasse bestehen aus der Bewegungsgeschwindigkeit, habe ich gelesen, oder war's mehr, oder weniger? Selbst beim Proton stammt der überwiegende Teil der Masse aus der Bewegungsenergie der Gluonen. Wie also willst Du die RT aus dem Spiel lassen?

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Quant statt Quark 15 Sep 2017 18:46 #19430

derwestermann schrieb: 80% der Elektronenmasse bestehen aus der Bewegungsgeschwindigkeit, habe ich gelesen, oder war's mehr, oder weniger?


Die Ruhemasse des Elektrons ist seine Ruhemasse. Bewegt sich das Elektron, so hat das Elektron zusätzlich eine kinetische Energie.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.
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Quant statt Quark 16 Sep 2017 01:39 #19435

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Grob ging das etwa so:
Ich möchte folgende Hypothese überprüfen: Lassen sich Teilchenenergien mit einem -im weitesten Sinne- quantenmech. Ansatz berechnen ?
1. DGL irgendwo im Bereich Schrödinger, Dirac, etc.
2. Lösungsansatz Exp-funktion
3. Fit mit min 2 Parametern von Teilchenenergien mit J = const als Randbedingung
4. Check: Ergebnisse sinnvoll ? => weiter mit 1.)

Kriterien für 4. u.a.:
a) Gibt es eine Regelmäßigkeit in den Ergebnissen („Quantenzahl“) ?
b) Lassen sich andere (Teilchen-)eigenschaften sinnvoll beschreiben, z.B. α, magnetisches Moment ?
c) Lassen sich Wechselwirkungen sinnvoll beschreiben, starke WW, Coulomb, Gravitation ?
d) gibt es einen konsistenten Zusammenhang zwischen allen Größen ?
e) wie viele Unbekannte Faktoren / Fitparameter stecken im Modell ?

Vergleich mit Standardmodell:
Auch hier sind Vorgaben (z.T. Ad Hoc) / Parameter so gewählt „damit am Ende alles stimmt“ !
Am einfachsten vergleichbar mit SM sind Kriterien a) und e):
a) Mein Modell beschreibt z.Zt. nur Energien bis Tauon => klar schlechter als SM/Quark (aber bei weitem noch nicht ausgereizt)
e) 0 Fitparameter im Vergleich zu ~15-20 beim SM => klar besser als SM
Beide Kriterien sind komplementär.

Neutrino-energie: Extrapolation für Teilchenenergie unterhalb des Elektrons ergibt 0,3eV. Mehr hab ich dazu nicht.
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Quant statt Quark 16 Sep 2017 19:09 #19443

ClausS schrieb:
Die Ruhemasse des Elektrons ist seine Ruhemasse. Bewegt sich das Elektron, so hat das Elektron zusätzlich eine kinetische Energie.


Von Ruhemasse habe ich nichts geschrieben. Ich meinte schon die Masse die ein Elektron da hat wo es ist, zum Bleistift in der Bahn um einen Atomkern.

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Quant statt Quark 17 Sep 2017 09:27 #19456

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Das Elektron im Atom wird im Allgemeinen mit der -nicht relativistischen- Schrödingergleichung beschrieben => Ruhemasse.
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Quant statt Quark 17 Sep 2017 17:08 #19466

Wie lässt sich beispielsweise das magnetische Moment des Elektrons mit dem Modell berechnen? Das wäre mal ein echter Prüfstein.

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Quant statt Quark 18 Sep 2017 14:14 #19490

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Die Behandlung als elektromagnetisches Objekt eröffnet prinzipiell die Möglichkeit das magnetische Moment m direkt zu berechnen. Mit |m| = 0.5 e c rl und den Radius-Werten aus der Tabelle ist man schon bis auf eine GO an den experimentellen Werten.
Benutzt man m = 0.5 integral (r x j) d^3r mit j = I/A = (ec /(2πr)) / (4π r^2)
oder ein bischen besser I/A = (eΨ c /(2πr)) / (4π (Γr)^2)
(Γ = |Γ(-1/3)|/3 ), d.h. e wird auf die Kugeloberfläche „verteilt“, dann liegt man bei folgenden Werten:
|m| Calc [Am^2]........m Lit [Am^2].........|m| Calc/|m| Lit
e+-....1,83E-24.......... -9,28E-24...........1,98
µ+-....8,86E-26.......... -4,49E-26 ............1,97
p+-....9,94E-27............1,41E-26.............0,71
n........9,94E-27.......... -9,66E-27............1,03

Zwei Tabellen zusammengestoppelt ohne richtig reinzuschauen: Faktor 0,5 doppelt, oben korrigiert.
Letzte Änderung: von kwrk. Begründung: Rechenfehler (Notfallmeldung) an den Administrator
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Quant statt Quark 18 Sep 2017 14:49 #19492

Sorry, ich meinte das magnetische Moment des Myons \(\mu\), nicht des Elektrons. Experimentell wurde ein Wert von 1,001165920 gemessen. Gemäss Quantenfeldtheorie konnte ein Wert von 1,001165918 errechnet werden. Wie genau lässt sich dies mit Deinem Modell ermitteln? Ich denke, die Quantenfeldtheorie ist nach wie vor das Mass aller Dinge.

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Quant statt Quark 18 Sep 2017 18:50 #19500

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Myon μ ist in der Tabelle drin. 1,001165920 scheint sich mir auf das anomale magnetische Moment des Elektrons zu beziehen - und nur das berechnet QED. Der Wert für den g-Faktor g=2 kommt aus der Diracgleichung, der Hauptterm, das Bohrsche Magneton lässt sich mit QED gar nicht berechnen - denn Quantenfeldtheorie ist grottenschlecht, wenn es um die Berechnung magnetischer Momente geht !
Schönes Beispiel gibt z.B.: en.wikipedia.org/wiki/Neutron_magnetic_moment , Kapitel „Quark model for nucleon magnetic moments“: Abweichung der Rechnung beim Neutron 2,7%, gar nicht schlecht - aber hingetrickst. Die 19 Parameter des Standardmodells haben für eine präzise Rechnung nicht gereicht, „masses of the up or down quarks were assumed to be 1/3 the mass of a nucleon. The masses of the quarks are actually only about 1% that of a nucleon“.
Aus aktuellem Anlass habe ich den Wert fürs Elektron nochmal nachgerechnet. Die Tabelle im Artikel benutzt Koeffizienten die nicht für das Elektron optimiert sind. Wenn ich die Rechnung nur für das Elektron durchführe, ist |m| Calc/|m| Lit = 1,996
(korrigiert wie oben mit Faktor 2 - ich bin auch nicht besser als das "Quark model": einfach mal einen Faktor reinschmeissen, damit es passt :) )
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