Frage von Energiekugel, 123

Wie stoßen sich Elektronen ab?

Wie stoßen sich die Elektronen ab wenn sie sich zu nah kommen? Besitzen die Elektronen ein negatives Feld um sich herum oder wie äußert sich die negative Ladung des Elektrons?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von WeicheBirne, 72

Vielleicht hast Du schon einmal davon gehört, daß Photonen (Lichtteilchen) die Kraftüberträger der elektromagnetischen Kraft sind.

Jede Ladung, also auch Elektronen, verschießen sogenannte virtuelle Photonen in alle Richtungen, die nach einer kurzen Zeitdauer verschwinden. Eine Ladung verschießt immer wieder neue virtuelle Photonen, die alle immer wieder nach kurzer Zeit verschwinden. 

Wenn ein virtuelles Photon von einem Elektron ausgesandt wird und auf ein anderes Elektron trifft gibt es diesem einen "Stoß". Das ist jetzt ein sehr vereinfachtes Modell von dem was da passiert, aber so kannst Du Dir ganz gut erklären warum zwei Elektronen voneinander wegfliegen/sich gegenseitig abstoßen. 

Kommentar von Energiekugel ,

Danke. Und diese virtuellen Photonen wirken auf andere Elektronen noch bevor zwei Elektronen kollidieren können?

Kommentar von WeicheBirne ,

Um das zu beantworten müssen wir zunächst klären was das Wort "kollidieren" eigentlich bedeutet. Ich vermute einmal, daß Du Dir eine Kollision vorstellst wie Du sie aus Deiner Erfahrung kennst, z.B. wenn Autos zusammenstoßen oder wenn Du mit der Hand auf eine Tischplatte schlägst. Vielleicht können wir uns darauf einigen, daß eine Kollision eine sehr energiereiche Form von Berührung ist. Ob Du mit der Hand nun auf die Tischplatte schlägst oder die Hand vorsichtig auf die Tischplatte legst, Du berührst die Tischplatte.

Laß uns mal überlegen was bei einer Berührung eigentlich passiert. Deine Hand besteht aus vielen kleinen Teilchen, auch Elektronen sind dabei. Die Tischplatte enthält ebenfalls Elektronen. Wenn die Elektronen in Deiner Hand und die Elektronen in der Tischplatte sich nahekommen, werden sie sich abstoßen. Eine Berührung ist also eine elektronische Abstoßung. Die Teilchen in Deiner Hand haben keinen direkten Kontakt mit den Teilchen in der Tischplatte. Da ist noch ein winziger leerer Raum zwischen Deiner Hand und der Tischplatte durch den die virtuellen Photonen fliegen und für eine Abstoßung sorgen. Man könnte also sagen, daß Deine Hand über der Tischplatte schwebt. Du kannst sie wegen der elektronischen Abstoßung einfach nicht weiter herunterdrücken.

Nachdem wir jetzt geklärt haben was Berührung und Kollision eigentlich bedeuten, können wir uns mal überlegen was passieren würde wenn sich zwei Elektronen nicht abstoßen würden. Stell Dir mal vor Du könntest alle Kräfte zwischen zwei Elektronen ausschalten. Ich denke, daß die Elektronen dann einfach durch einander hindurchfliegen würden. Zwei Photonen (Lichtteilchen) können zum Beispiel am gleichen Ort sein, weil zwischen ihnen keine Abstoßungskräfte wirken. Daß mehr als ein Teilchen am gleichen Ort sein kann, klingt bestimmt ziemlich verrückt. Unserer Alltagserfahrung nach können zwei Körper ja nie am gleichen Ort sein. Das liegt aber wie gesagt an den elektronischen Abstoßungkräften. Daß Du Deine Hand zum Beispiel nicht einfach in die Tischplatte stecken kannst wird eben genau von dieser Abstoßung verhindert.

Auf Deine ursprüngliche Frage möchte ich antworten: die virtuellen Photonen wirken auf zwei Elktronen bevor diese durcheinander hindurchfliegen können.

Kommentar von Energiekugel ,

Danke für die ausführliche Erklärung.

Antwort
von ThomasJNewton, 36

Die wenigsten Menschen verstehen das "WIE".

Was ich weiß, sind es natürlich Felder, aber auch die sind gequantelt.
Das würde dann zu Quantenfeldtheorien überleiten.

Lies einfach den Wikipedia-Beitrag zur QED, https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenelektrodynamik

Wenn du da gar nichts verstehst, bis du in guter Gesellschaft. Kein normaler Mensch versteht das. Muss auch keiner. Und das heißt auch nicht, dass Physiker keine Menschen sind, nur "normale" Menschen sind sie halt nicht ;-)

WeicheBirne hat so etwa das geschrieben, was man als Normalsterblicher verstehen oder erahnen kann.
Und klar gibt es elektrische Felder, deswegen stehen dir zuweilen die Haare zu Berge und/oder du wirst von einem Blitz getroffen.

Aber im eigentlichen Sinne verstehen kann man das nur, wenn man Physik studiert.
Und das soll keine Aufforderung sein. Es gibt unendlich viele Gebiete, die man nie verstehen wird, weil einfach die Zeit begrenzt ist.

Bist du Musik-Experte? Pro Stunde kommt halt mehr als eine Stunde Musik neu auf den Markt. Da ist es prinzipiell unmöglich, alles zu kennen

Antwort
von atoemlein, 41

Elektrostatsiche Kräfte sind Grundkräfte der Natur!
Wie Gravitation oder magnetische Kraft.

Siehe
https://de.wikipedia.org/wiki/Fundamentale_Wechselwirkung

Antwort
von selemin, 74

Elektronen sind negativ geladen d.h. sie haben eine negatives magnetisches Feld um sich das sie sich abstoßen. Aber elektronen und Protonen ziehen sich an weil protonen posetiv sind

Kommentar von Energiekugel ,

Ist dieses magnetische Feld um das Elektron stark genug um eine Kollision (Überschneidung der Wellenfunktion von zwei Elektronen) mit anderen Elektronen zu verhindern?

Kommentar von PWolff ,

Überhaupt nicht. Nur die Wahrscheinlichkeit, dass man mehr als ein Elektron in einem bestimmten Raumgebiet antrifft ist kleiner als das Produkt der Einzelwahrscheinlichkeiten.

Kommentar von selemin ,

das weiß ich nich :(

Kommentar von WeicheBirne ,

Elektronen haben vor allem ein elektrisches Feld. Ein magnetisches Feld besitzen sie nur durch ihre Bewegung. Die Stärke des magnetischen Feldes hängt allerdings von ihrer Geschwindigkeit ab und kann unter Umständen keine große Rolle spielen. Wichtig ist zunächst einmal das elektrische Feld. 

Das magnetische Feld ist übrigens ein relativistischer Effekt, der durch die Längenkontraktion des Raumes bei Bewegung zustande kommt. Durch die Längenkontraktion erfahren sich bewegende Ladungen andere elektrische Feldstärken als ein ruhender Beobachter vermuten würde. Aus einem geeigneten, sich Referenzsystem betrachtet wirkt gar kein magnetisches Feld auf eine Probeladung, da hier die korrekten elektrischen Feldstärken wirken.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Endlich mal einer, der es weiß, und es auch noch schreibt.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du weißt aber schon, dass ein elektrisches Feld nicht dasselbe ist wie magnetisches?

Ansonsten gilt die Regel: EMDKHWMKAH.

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