Warum knallt es nicht wenn Licht die Schallmauer durchbricht?
8 Antworten
Die Schallmauer durchbrechen heißt, das ein Objekt vorher langsamer war als der Schall. Und das ist Licht nie.
Photonen haben keine Ruhemasse, also wechselwirken sie nicht mit den Luftmolekühlen. Selbst wenn Teilchen, die eine Masse haben, schneller als der Schall sind, verdrängen sie nicht ausreichend Masse, um eine hörbare Schallwelle zu erzeugen.
"Im Standardmodell der Teilchenphysik haben Neutrinos keine Masse" Den Rest kannst Du selber nachlesen ;) Was keine Masse hat, kann nicht wechselwirken. Photonen sind die Steigerung, denn sie haben eine definitive Masse = Null. Daher auch kein "Knall" wie bei Schall, der durch massereiche Moleküle übertragen wird.
"Im Standardmodell der Teilchenphysik haben Neutrinos keine Masse"
Ich habe mal gelesen, dass sie eine - sehr geringe - Masse haben müssen, weil sie oszillieren.
Was keine Masse hat, kann nicht wechselwirken.
Photonen sind ein krasses Gegenbeispiel, denn, wie Du völlig richtig sagst,...
Photonen ... haben eine definitive Masse = Null.
Ohne Wechselwirkung könnte elektromagnetische Strahlung nichts aufheizen oder anregen.
Sie wechselwirkem in jedem Fall stärker als die wahrscheinlich massebehafteten und damit viel ,,schwereren" Neutrinos.
Daher auch kein "Knall" wie bei Schall, der durch massereiche Moleküle übertragen wird.
Das hat einen anderen Grund. Photonen verdrängen die Moleküle nicht und würden dies auch nicht unbedingt tun, wenn sie Masse hätten. Neutrinos haben wahrscheinlich Masse und durchdringen Materie noch unbemerkter.
Ich schätze gute Disskusionen, aber "Photonen verdrängen die Moleküle nicht und würden dies auch nicht unbedingt tun, wenn sie Masse hätten". Sie tun es nicht, WEIL sie keine Masse haben. 2012 wurde das Higgs Boson nachgewiesen. Hier bekommt man einen guten Eindruck, wie Masse im Detail funktioniert.
Vielleicht kennst Du Dich mit dem HIGGS-Mechanismus besser aus als ich (jenseits des populärwissenschaftlichen Party-Gleichnisses, das ich auch kenne) und kannst mir kurz darlegen, warum Masse Deiner Meinung nach Verdrängung von Materie bedingen soll.
AFAIK hat Verdrängung nicht mit Masse, sondern der Eigenschaft von Materieteilchen als Fermionen zusammen, sich mit ihresgleichen nicht ungestört zu überlagern, sondern einander am selben Ort zumindest in unterschiedliche Zustände zu drängen.
Neutrinos - ebenfalls Fermionen - sollten dies auch untereinander tun, aber Materie, die sich ja aus anderen Fermionen zusammensetzt, durchdringen sie nahezu widerstandslos.
Und - trotz einer möglichen Eigenmasse, und sei sie noch so klein - wechselwirken sie mit Materie weniger als die masselosen Photonen, obwohl die auch noch Bosonen sind.
Hallo Boraxjunge,
das Licht durchbricht nicht die Schallmauer, es ist von vornherein rund 9×10⁵ mal schneller als Schall in Luft.
Allerdings entsteht der Überschallknall in der Luft durch Körper, die Luft verdrängen, und das tut Licht nicht. Dass Luft durchsichtig ist (solange sie nicht zu dicht bzw. ihre Schicht nicht zu dick ist), zeigt, dass zumindest sichtbare elektromagnetische Strahlung - und vieles außerhalb dieses Bereichs - sie einfach durchdringt.
Was sie nicht einfach durchdringt, verdrängt sie auch nicht, sondern wird z.B. gestreut oder absorbiert. Sehr viel Licht auf einmal kann die Luft allerdings stark aufheizen, und dann verdrängt Luft Luft, und das knallt. Das ist aber kein Überschallknall.
Die Photonen zeigen beinahe keine Wechselwirkung mit der Luft und wenn dann auch nur mit einzelnen Teilchen und lösen damit gar keinen Schall aus.
Damit ein Objekt Schall erzeugt muss es schon die Luft in Schwingung versetzen können.
Man kann zwar mit Lasern einen Schall erzeugen, allerdings passiert das so, dass der Laser ein Gas schlagartig erhitzt womit es sich ausdehnt und den Schall erzeugt, das ist im Grunde das selbe Verhalten wie bei einem Blitz.
Es gibt beim Licht tatsächlich einen Effekt, der dem Überschallknall entspricht.
Die Tscherenkow-Strahlung:
https://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Strahlung
Da wird Licht im Medium beschleunigt.
Nur knallt das dann nicht, weil Licht zu wenig Wirkung auf die Atome und Moleküle hat.
Es leuchtet! Und zwar blau.
Ob sie eine Ruhemasse haben, ist weniger entscheidend als die Tatsache, dass sie Materie durchdringen, ggf. auch mal absorbiert oder gestreut werden, aber keine Materie verdrängen.