Was sind Virtuelle Teilchen?

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3 Antworten

Hast du schon mal was von der Heisenbergschen Unschärferelation gehört?
Also dass Ort und Impuls nicht beliebig genau feststehen.

Das erklärt einem mäßig gebildeten examinierten Nebenfach-Chemiker, dass die Elektronen eben nicht als Punkte auf festen Bahnen um einen Kern kreisen, in einem Atom, das zu 99,99... % leer ist, sondern dass genau diese Unbestimmtheit, eine Wabbelwolke einer Wahrscheinlichkeit, das Elektron ist.

Diese Unschärfe gilt nicht nur für das Paar Ort vs. Impuls, sondern auch für das Paar Energie vs. Zeit. Und erklären kann ich dir das nicht mehr.

Und wenn es dich interessiert, wird du wahrscheinlich nicht wesentlich weiter kommen, außer du studierst Physik.

Und anscheinend ist da auch den Experten noch einiges unklar. Zwar ist der https://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt nachgewiesen, aber einige Berechnungen liegen auch mal um den Faktor 10¹²⁰ neben den Messergebnissen. Du hast eine Vorstellung davon, was "Zehn-Hoch-Hundertzwanzig" ist?

Und nach meinem sehr primiviten Verständnis ist schon die Frage falsch gestellt:
Es geht nicht darum, was in der Realität existiert, sondern wie festgelegt die Realität ist.

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Generell kann man Teilchen (jeder Art) als "Zustände" des Raumes auffassen. Ähnlich wie ein Konto auf einem bestimmten Kontostand stehen kann, kann ein Raumpunkt auf einem bestimmten "Teilchenstand" stehen.

Wie ThomasJNewton schon erwähnt hat, können Energie und Zeit nicht gleichzeitig beliebig scharf bestimmt werden (Heisenbergsche Unschärferelation), deshalb kann das Energiekonto für eine gewisse Zeit "überzogen" werden, je mehr Energie, desto kürzer. Aus dieser Energie kann dann auch ein Teilchen-Antiteilchen-Paar erzeugt werden.

Wenn mit diesen Teilchen nichts weiter passiert, müssen sie sich natürlich wieder gegenseitig vernichten, damit die Energiebilanz insgesamt stimmt.

Aber während diese Teilchen existieren, sind sie völlig normale Teilchen und reagieren als solche auch mit anderer Materie. Wenn bei dieser Reaktion genug Energie frei wird, um die Existenz der Teilchen nachträglich zu "rechtfertigen", war das eine ganz gewöhnliche Reaktion, nur dass die "geliehene" Energie wieder zurückgezahlt wird, anstatt weiterhin zur Verfügung zu stehen.

Wenn aber nicht genug Energie frei wird, um die Existenz der Teilchen nachträglich zu "rechtfertigen", muss eine weitere Reaktion stattfinden, bei der die "geliehene" Energie wieder frei wird. Notfalls die Rückreaktion. Und dann ist im Endeffekt nichts passiert. Oder eine andere Reaktion, dann ist im Endeffekt die Summe dieser beiden Reaktionen passiert.

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Mein Physiklehrer hat das folgendermaßen erklärt:

Stell dir zwei Personen (Person A und Person B) vor, die auf Eis stehen. Person A wirft eine Stock Person B zu. Wenn Person B den Stock fängt, rutscht sie aufgrund der der Impulserhaltung etwas auf dem Eis. Der Stock ist, wenn er in Ruhe ist ein Teil der Person also hat keine eigene Masse. Er hat nur eine eigne Masse wenn er sich in Bewegung befindet (--> während des Wurfes)

So ähnlich ist das mit den Teilchen. Wenn man die Personen mit Elektronen ersetzt und den Stock mit einem Photon ersetzt. Das Photon "existiert" quasi nur in der "Bewegung" zwischen den Elektronen und hat folglich nur eine relativistische Masse m=E/c² (KEINE messbare Ruhemasse), da es nie in Ruhe vorkommt. (Der Stock kommt auch nur im Wurf als eigenständiges Objekt vor).

Während die Personen aus dem Beispiel an realer Masse hinzugewinnen wenn sie den Stock haben, tritt das Elektron dadurch in Wechselwirkung mit einem anderen geladen Teilchen, die sich anziehen oder abstoßen.

Dieses Prinzip lässt sich auf nicht nur auf die elektromagnetische Kraft, sonder auch auf die starke Kraft und die schwache Kraft anwenden. 

Virtuelle Teilchen sorgen dafür, dass Wechselwirkungen wie die elektromagnetische Kraft(lässt stabile Atome existieren), die starke Kraft (die hält die Atomkerne zusammen) und die schwache Kraft (sorgt z. B. für den beta-Zerfall). Theoretisch spielen sie auch bei der Gravitation eine Rolle da konnte man das virtuelle Teilchen noch nicht nachweisen.  

Ich hoffe das hilft dir etwas weiter ;) 

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