Frage von andiyoung, 12

Sind verschränkte Teilchen das gleiche, wie Materie und Anti-Materie?

Hallo zusammen,

ich habe gerade auf N24 eine ziemlich interessante Wissenssendung über die Quantenphysik gesehen. Da ging es darum, dass verschränkte Teilchen (bin mir jetzt nicht ganz sicher, ob mit den Teilchen ganze Atome, oder nur Elektronen, oder gar nur Quarks gemeint waren) sich immer genau gleich verhalten, d.h. wenn man die Geschwindigkeit des einen misst, ist das auch die Geschwindigkeit des anderen etc.. Und das funktioniert eben auch wenn die Teilchen unendlich weit auseinander sind. Nun habe ich bis jetzt im Gymnasium in Physik in der Oberstufe schonmal etwas ähnliches gehört: Nämlich Materie und Antimaterie, es gibt zu jeden Teilchen auch ein Antiteilchen, nur hat man (soweit ich mich erinnern kann) die Antimaterie bis jetzt nur in äußerst komplizierten Versuchen nur in ganz minimaler Masse erzeugen bzw. nachweisen konnte. Da aber ja zu jedem Teilchen nach dieser Theorie ein Antiteilchen existiert , müssten alle Teilchen aller Universen und von Allem, das es gibt irgendwo vermutlich gaaaaanz weit weg noch einmal als Antieilchen vorhanden sein.

Da sich diese beiden Theorien der der Teilchenverschränkung und von der Antimaterie ja doch ein bisschen ähneln, frage ich mich, ob das nicht sogar ein und die selbe Theorie ist.

Wenn nicht, dann bitte den Unterschied erläutern. Falls ich etwas Falsches erzählt habe, bitte verbessern!

LG Andi

Antwort
von Reggid,

...sich immer genau gleich verhalten, d.h. wenn man die Geschwindigkeit des einen misst, ist das auch die Geschwindigkeit des anderen etc

vielleicht sollte man hier einmal anfangen. die verschränkung bezieht sich bei elektronen meistens auf den sog. spin (so etwas wie den drehimpuls) und bei photonen meistens auf die polarisation, ob eine verschränkung in der geschwindigkeit auch möglich ist weiß ich jetzt auf die schnelle nicht sicher, kann aber durchaus sein.

es ist schon sehr ungenau zu sagen, "sie verhalten sich immer gleich", das kann leicht zu missverständnissen führen. wenn z.B. zwei elektronen in ihrem spin verschränkt sind und zwar so, dass der gesamtspin 0 ist, dann heißt das nur, dass ich wenn ich bei einer spin messung an dem einem teilchen z.B. spin up messe, ich beim anderen sicher spin down messe und vice verse, egal wie weit die teilchen auseinander sind. mehr nicht! wenn ich danach noch einmal eine spin messung entlang einer anderen achse durchführe, dann gibt es überhaupt keine korrelation mehr, dann ist die verschränkung nämlich schon durch die erse messung zerstört. wenn ich außerdem anstatt des spins irgendeine andere eigenschaft messen würde, dann würde ich auch keine korrelation bekommen, da sich die ursprüngliche verschränkung ja nur den den spin bezog. daher stellt der satz "sie verhalten sich immer gliech" die tatsachen einfach nicht richtig dar.

materie und antimaterie hat damit überhaupt nichts zu tun. ich glaube du hast den satz "es gibt zu jedem teilche ein antiteilchen" falsch verstanden. er bedeutet, dass es nicht nur z.B die teilchensorte der elektronen gibt, sondern auch antielektronen (positronen), nicht nur myonen, sondern auch anitmyonen, usw. das bedeutet aber nicht, dass es zu jedem einzelnen elektron genau ein positron gibt, sondern nur, dass es überhaupt die sorte der positronen gibt (wenn auch viel seltener). daher gibt es zwischen verschränkung und materie-antimateire wirklich überhaupt keine gemeinsamkeiten.

einzelne antiteilchen sind an sich gar nicht so etwas besonderes, die entstehen in jeder teilchenkollision wie z.B. in der atmosphäre oder in teilchenbeschleunigern tagtäglich genauso wie die "normalen" teilchen auch. positronen entstehen darüber hinaus auch ständig in manchen radioaktiven prozessen, was man sich schon seit jahrzehnten in der medizin zu nutze macht, nämlich im PET. was nur sehr schwierig künstlich herzustellen ist und bisher nur in ganz geringen mengen und für kurze zeit, sind ganze atome aus antimaterie (d.h. antiproton mit antielekron = antiwasserstoff). das hat man bisher glaube ich nur mit wasserstoff und helium geschafft.

Antwort
von Astroknoedel, 12

Hallo andiyoung,

die Antwort kommt jetzt sicherlich etwas spät, aber trotzdem:

Mit den Geschwindigkeiten der Teilchen würde ich aufpassen, ich würde eher das Beispiel mit den Spins nehmen. Aber es stimmt, dass sich die Messung des einen Teilchens ohne Zeitverzögerung auf das andere Teilchen auswirken kann (Nichtlokalität nennt man das).

"Nämlich Materie und Antimaterie, es gibt zu jeden Teilchen auch ein Antiteilchen"

Die Aussage stimmt jetzt so nicht ganz, nachdem Urknall haben sich Materie und Antimaterie gegenseitig ausgelöscht, aufgrund der Baryonenassymetrie gab es aber mehr Materie, sodass mehr davon "übrig blieb". Also gibt es im Universum gar keine  natürliche Vorkommen von Antimaterie. Du hast das wahrscheinlich mit der Supersymmetrie verwechselt, die zu jedem Boson ein Partnerfermion zuordnet, um die Unendlichkeiten der Vakuumfluktuationen aufzuheben.

Also ist es nicht dieselbe Theorie, die beiden ähneln sich auch nicht.

Freundliche Grüße, Astroknoedel

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