Frage von grubenhirn, 111

Bewegen sich die virtuellen Teilchen der Quantenfluktuation auch nur mit Lichtgeschwindigkeit?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Reggid, 74

nachdem virtuelle teilchen keine physikalischen objekte sind, sondern nur terme innerhalb der gleichungen, welche man lösen muss wenn man eine ganz bestimmte näherungsmethode anwendet, erübrigt sich die frage.

Kommentar von grubenhirn ,

Aber das es sie gibt, beweist doch der Casimir-Effekt! Siehe andere Antwort.

Kommentar von Reggid ,

nein. nur dass man mit dieser näherungsmethode sehr gut ergebnisse bekommt. man kann es nämlich auch anders rechnen, ganz ohne "virtuelle teilchen".

Kommentar von Astroknoedel ,

Virtuell bedeutet in diesem Falle aber nur, dass sie keine Observablen sind und sich daher nur indirekt nachweisen lassen, bzw. eine "zeitlich geschlossene" Lebensdauer haben.

Nach Heisenberg können die einzelnen Werte wie Impuls sogar unendliche Werte annehmen.

Außerdem basiert die gesamte Quantenfeldtheorie auf der Existenz dieser Fluktuationen. Wie erklärst du dir z.B. ohne Vakuumfluktuationen die Vakuumenergie ?

Eine Näherung im Sinne von Störungstheorien ist hier aber dennoch möglich, doch wie gesagt, meiner Meinung nach nicht notwendig.

Kommentar von Reggid ,

keine quantenfeldtheorie basiert auf irgendwelchen virtuellen teilchen.

man kann quantenfeldtheorien zum beispiel am gitter rechnen ---> nirgends treten irgendwo "virtuelle teilchen" auf

manche speziellen (wenn auch nicht sehr nützlichen) quantenfeldtheorien kann man exakt lösen ---> nirgends treten irgendwo "virtuelle teilchen" auf.

wenn man störungstheorie anwendet ---> es gibt terme in der rechnung, welche man (dummerweise) "virtuelle teilchen" nennt. aber das ist halt eine spezielle (wenn auch sehr erfolgreiche) näherungsmethode. mehr nicht.

man kann den Casimir-effekt ohne "virtuelle teilchen" rechnen, z.b. Hawking-strahlung hat (entgegen aller populärwissenschaftlicher behauptungen) überhaupt nichts mit "virtuellen teilchen" zu tun, usw.... . manchmal macht es sinn so zu rechnen, manchmal nicht. aber fundamentale, "reale" objekte sind "virtuelle teilchen" sicher nicht.

Kommentar von Astroknoedel ,

Na gut, du bist der Physiker hier, deswegen glaube ich dir einfach mal. Aber beantworte mir bitte trotzdem folgende Fragen (vereinfachte mathematische Erklärungen gehen auch) :

 Wie erklärst du dir dann die (gemessene) Vakuumenergie ?

Wenn es Vakuumfluktuationen nicht wirklich gibt, warum lassen sie sich dann aus der Heisenbergschen Unschärferelation herleiten? Gibt es davon dann auch mehrere Lösungen, oder wie ?

Kommentar von Reggid ,

vakuumfluktuation bedeutet, dass, auch wenn der erwartungswert des feldes im zustand niedrigster energie (=vakuum) gleich 0 ist, die varianz das nicht sein muss. das ist tatsächlich einfach eine form der unschärferelation.

wie ich diese erwartungswerte und varianzen ausrechne, tut nichts zur sache. ob das jetzt störungstheoretisch genähert wird (="virtuelle teilchen") oder am gitter gerechnet wird oder sonst wie, ändert ja nichts am vorhandensein dieser nichtverschwindenden unschärfe.

Kommentar von Astroknoedel ,

Aha, nun ja, eine ziemlich interessante Sicht.

Du meinst also, dass virtuelle Teilchen nur eine störungstheoretische Beschreibung einer von null verschiedenen Varianz in einem Feld im niederenergetischem Zustand sind. Wie man diese Varianz berechnet, ist egal, aber im Rahmen der Störungstheorie werden Teilchen verwendet.

Na gut. Das klingt einleuchtend. Ich bleibe aber trotzdem skeptisch.

Kommentar von Reggid ,

Du meinst also, dass virtuelle Teilchen nur eine störungstheoretische Beschreibung einer von null verschiedenen Varianz in einem Feld im niederenergetischem Zustand sind. 

das ist jetzt nur ein konkretes beispiel. 

es gilt ganz allgemein: wie man etwas berechnet hängt einfach davon ab, welche sich methode sich für das jeweilige problem am besten eignet.

wenn man störungstheoretisch rechnet, dann treten eben terme auf die unglücklicherweise den namen "virtuelle teilchen" erhalten haben. wenn man anders rechnet dann tritt so etwas eben nicht auf.

ein diskussion dazu findest du zum beispiel in diesem (sehr gutem) forum: https://www.physicsforums.com/threads/are-virtual-particles-real-or-just-math-fi...

alle professionellen physiker vertreten meiner meinung nach dazu einen ähnlichen standpunkt.

Antwort
von FreundGottes, 86

Gute Frage. Eigentlich müsste gemäß der QM die Höchstgeschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit sein, aber der maximal zurückgelegte Weg pro Zeit Lichtgeschwindigkeit/Zeit + Compton-Wellenlänge des Teilchens. 

Kommentar von FreundGottes ,

Lichtgeschwindigkeit * Zeit ...

Antwort
von Astroknoedel, 72

Hallo grubenhirn,

also es wird nicht angenommen, dass sich die virtuellen teilchen bewegen.

Sie ergeben sich aus den Gleichungen der Heisenbergschen Unschärferelation, nach der sich teilchen spontan Energie aus dem "Nichts" leihen können, wenn sie sie nach einer gewissen Zeit zurückgeben.

Also entstehen ständig Elektronen und Positronen im Vakuum und vernichten sich direkt danach wieder.

Also ist das Vakuum erfüllt von "Vakuumfluktuationen", welche durch den Casimir-Effekt bewiesen sind.

Also ist das mit den Quantenfluktuationen hier fehl am Platz. Ansonsten gelven für Elementarteilchen genau die gleichen relativistischen Gesetze wie sonst auch, siehe Dirac-Gleichung (sie bezieht die Spezielle Relativitätstheorie  in die QM mit ein).

LG, Astroknoedel

Kommentar von Astroknoedel2 ,

Okay, das war eine naive Antwort damals von mir. Vergesst, dass ich diese Aussagen jemals getätigt habe.

Antwort
von michi4560921,

Bevor sie sich überhaupt bewegen könnten zerstrahlen sie schon wieder. Deswegen heißen sie ja virtuell. Sie sind so kurzlebig, dass sie mit nichts wechselwirken können.

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