Frage von nerbd, 48

Warum verhalten sich Elementarteilchen so anders als Steine oder Bälle?

Warum verhalten sich Elementarteilchen so anders als Steine oder Bälle? Was ist der Unterschied?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 16

Große Quantenzahlen, eine große Masse und Ausdehnung. Bei einem Quantensystem - und prinzipiell sind alle physikalischen Systeme Quantensysteme - tritt mit zunehmender Größe der Quantenzahlen immer stärker ein aus der klassischen Physik bekanntes Verhalten auf. Insbesondere wird man wohl nicht zwei Steine finden können, die einander so exakt gleichen, dass sie quantenidentisch werden. Bei Teilchen, die sich aufs Atom gleichen, stellt man anhand der Gesetze der Statistik fest, dass sie ununterscheidbar sind, also nicht nur gleich, sondern auch "selb".
Mit zwei quantenidentischen Münzen müsste die Wahrscheinlichkeit für "Kopf und Zahl" (respektive umgekehrt) mit der von "Kopf Kopf" oder "Zahl Zahl" übereinstimmen, klassisch ist sie doppelt so groß, weil sich die Münzen vielleicht wie ein Ei, nicht aber wie ein C12-Atom dem anderen gleichen.
Zudem ist wegen der großen Eigenausdehnung und der großen Masse jeder Wellencharakter beim Stein gleichsam verwischt.
Elementarteilchen besitzen einen solchen Wellencharakter, der auch für Heisenbergs berühmte Unschärferelation verantwortlich ist.

Antwort
von weckmannu, 9

Steine oder Bälle bestehen aus zig Milliarden Elementarteilchen. Die ausgesprochen extravaganten Eigenschaften der Elementarteilchen, die man wegen der winzigen Dimensionen nur mit raffinierten Methoden feststellen konnte(vor fast 100 Jahren), heben sich in der Menge teilweise gegenseitig auf, kommen dadurch nach außen nicht mehr zur Wirkung. Bei großen Objekten entsteht dadurch erst das Verhalten der klassischen Physik, das aus Sicht der Quantenphysik mit statistischen Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung beschrieben werden muß.


Ein Beispiel ist die Messung der Temperatur, die sich aus der Mittelung der Bewegung vieler Teilchen ergibt.

Antwort
von spiegelzelt, 22

Weil sie Quantenobjekte sind. Du kannst sie dir als Wahrscheinlichkeitswolken vorstellen. Es ist wahrscheinlich sie in dem Bereich der Wolke irgend wo zu finden aber nicht sicher. Nach der Heisenbergschen Unschärfe kann man Ort und Geschwindigkeit von Zeilchen gleichzeitg nicht genau bestimmen. Da man meistens weiß wie schnell es ist kann sein Ort nicht bestimmt werden und es bilden sich z.B. Interferenzstreifen. Das ganze Gebiet ist noch sehr jung und es muss noch viel erforscht werden. Leider wird es in der Schule nur sehr kurz angesprochen weshalb ich dir nicht all zu viel dazu sagen kann.

Kommentar von SlowPhil ,

So etwas wie ein "klassisches Objekt" existiert nicht. Die Idee, für "große" und "kleine" Objekte gälten gleichsam unterschiedliche Naturgesetze, halte ich als überzeugter Monist für ebenso grundfalsch wie eine Ansicht, für "himmlische" Objekte gälten andere Gesetze als für "irdische". Es gibt überhaupt nur Quantenobjekte, wobei sich mit wachsenden Quantenzahlen zunehmend "klassisches" Verhalten bemerkbar macht.

Antwort
von grtgrt, 5

Steine oder Bälle bestehen aus jeweils einer sehr großen Menge von Elementarteilchen.

Auch das Verhalten einer sehr großen Menge von Menschen ist ja nur schwer vergleichbar mit dem Verhalten einer einzelnen Person.

Antwort
von Nothing2Say, 25

Elementarteilchen bestehen aus Ladungen. Du kannst sie quasi mit Magneten vergleichen. Wenn du 10 Magneten auf einen Haufen wirfst ( mit unterschiedlicher Stärke) dann verhalten sich diese auch anders als Steine

Kommentar von Roderic ,

Nicht alle Elementarteilchen haben auch eine Ladung. Neutronen zB sind elektrisch neutral.

Kommentar von Nothing2Say ,

Auch das ist genau genommen falsch. Neutronen sind zwar neutral,ja, aber nicht ohne Ladung. Sie haben positive und negative Ladung, welche sich ausgleicht. 

Kommentar von SlowPhil ,

Das ist es nicht nur. Steine haben riesige Quantenzahlen und eine im Vergleich zu Elementarteilchen sehr große Masse und Ausdehnung, was ihren Wellencharakter - den m. E. prinzipiell jedes Objekt hat - unbemerkbar macht.

Kommentar von Nothing2Say ,

Bei der Fragestellung habe ich versucht meine Antwort extra oberflächlich und simple zu formulieren ohne mit Begriffen wie udu, Quanten und Ähnlichem um mich zu werfen :D

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