Frage von tt7753, 116

Was passiert wenn zwei photonen mit selber Energie aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander treffen?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 23

Was passiert wenn zwei Photonen mit selber Energie aus entgegengesetzten Richtungen aufeinander treffen?

  1. Nüscht oder
  2. Paarerzeugung, wenn die Energie extrem hoch ist.

Normalerweise gilt das Superpositionsprinzip, die Wellen (ja, auch Photonen sind Wellen, s.u.) überlagern sich ungestört. Bei extremen Energien kann es schon mal Abweichungen geben, die aber dennoch selten sind.

Photonen sind übrigens keine Teilchen in dem Sinne. Klar, alle Teilchen haben auch Wellencharakter, aber Materieteilchen können als Wellenpakete auftreten, die in dem Sinne normierbar sind, dass das Absolutquadrat ihrer Wellenfunktion oder Materiefeldamplitude sich als Wahrscheinlichkeit interpretieren lässt, das Teilchen an einem bestimmten Ort zu lokalisieren, wenn man genauer »hinschaut«.

Ähnlich hoffte ich auch mal mit einem Photon verfahren zu können, und so beschäftigte ich mich damit. Ich wusste natürlich von vornherein, dass ich natürlich keine der Schrödinger-Gleichung folgende Wellenfunktion zu erwarten hätte. Die Klein-Gordon-Gleichung wäre erfüllt (auch Teilchen, die der Dirac-Gleichung folgen, entsprechen in jeder einzelnen Komponente auch der Klein-Gordon-Gleichung), aber auch sehr unbefriedigend, da alles andere als vollständig.

Allerdings trifft dieses Bild auf Photonen überhaupt nicht zu. Wellenpakete gibt es auch aus Licht, aber ihnen kann nicht einmal eine scharf bestimmte Photonenzahl zugeordnet werden, geschweige denn, dass man ein einzelnes Photon so beschreiben könnte. Vielmehr stellt ein Photon eine elementare Anregung eine definierten Frequenz eines elektromagnetischen Feldes dar, bei der sogar die Phase unsicher ist. Es lässt sich beim besten Willen nicht lokalisieren, nicht einmal unscharf.

Kommentar von SlowPhil ,

Bemerkung: Die Beschreibung von Photonen habe ich aus:

Kuhn/Strnad: Quantenfeldtheorie. Photonen und ihre Deutung. 

Antwort
von weckmannu, 42

Photonen sind nicht Kugeln, die wie Kugeln aufeinander treffen könnten. Sie sind Bestandteil von Lichtstrahlen, die sich kreuzen ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

Die Photonen durchdringen sich, ohne sich zu beeinflussen und 'fliegen' einfach geradeaus weiter.

Kommentar von tt7753 ,

Danke :) so etwas habe ich schon vermutet, Aber Danke für die Bestätigung.

Antwort
von Reggid, 21

normalerweise gar nichts.

sie können aneinander streuen (ist aber sehr stark unterdrückt).

und wenn die energie groß genug ist können prinzipiell teilchen-antiteilchen-paare erzeugt werden.

Antwort
von Roderic, 23

Garnichts.

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