Warum liefert das H-Spektrum keine Hinweise auf die Existenz des Quarkmodells?
Wenn ich es richtig verstanden habe, liefern die Atomspektren (Radiowellen- bis γ-Bereich) und besonders deren Hyperfeinstrukturen Hinweise auf
- die Existenz der Kernspins,
- die räumliche und energetische Struktur des Kerns (Multipole, Schalen/Tröpfchenmodell, oblat/prolat...)
- die Lamb-Verschiebung
- und den Lande-Faktor nur des Elektrons.
Jedoch ging das Quarkmodell eher aus Streuversuchen, der Gruppentheorie und dem "Teilchenzoo" hervor. Der Lande-Faktor des Elektrons (= 2,003...) konnte später durch die QED auf viele NKS genau erklärt werden, der LF von Protonen/Neutronen aber war sehr komisch.
Ich habe mir folgende Gedanken gemacht:
Müsste sich nicht aus einfachen Spektren eine geringe Energiedifferenz zwischen berechneten und gemessenen Werten auftreten, wenn man einen punktförmigen versus kugelförmigen (mit radialer Ladungsverteilung) Kern annimmt?
Für myonisches 1H sollte es am deutlichsten sein. Der Protonenradius wird über dieses System tatsächlich berechnet.
Für mich sich stellende Fragen:
Als was darf man das System Elektron - (uud-Quarks) am ehesten behandeln? Geht das semiklassisch überhaupt?
- Vierkörperproblem oder
- Zweikörperproblem mit sphärischem, ausgemitteltem Proton oder
- Zweikörperproblem mit starren Quarkladungen?
Wird der Protonenradius mit 0,84 fm (oder die Protonenform) von der Unschärferelation in elektronischem Wasserstoff einfach "geschluckt"?
Warum kann man Proton und Neutron einen Radius oder Formfaktor zuschreiben, aber nicht vorhersagen, dass dieser aus drei Punktladungen besteht?
Und wieso ist schon viel früher niemand bei den Lande-Faktoren für Proton und Neutron (1933, 1948) stutzig geworden, wenn die Quarks doch erst in den 60ern entdeckt wurden?
1 Antwort
Müsste sich nicht aus einfachen Spektren eine geringe Energiedifferenz zwischen berechneten und gemessenen Werten auftreten, wenn man einen punktförmigen versus kugelförmigen (mit radialer Ladungsverteilung) Kern annimmt?
du hast dir die frage doch selbst beantwortet. zwei mal sogar :
Wenn ich es richtig verstanden habe, liefern die Atomspektren (Radiowellen- bis γ-Bereich) und besonders deren Hyperfeinstrukturen Hinweise auf die räumliche und energetische Struktur des Kerns (Multipole, Schalen/Tröpfchenmodell, oblat/prolat...)
Für myonisches 1H sollte es am deutlichsten sein. Der Protonenradius wird über dieses System tatsächlich berechnet.
Als was darf man das System Elektron - (uud-Quarks) am ehesten behandeln?
--> Zweikörperproblem mit sphärischem, ausgemitteltem Proton
die anderen beiden ansätze machen denke ich nicht wirklich sinn, da ein proton nicht einfach aus drei einzelnen quarks besteht. mit dem bild kannst du die äußeren symmetrieeigenschaften und ladungen usw beschreiben, aber nicht die innere struktur oder ausdehnung.
Ich hatte vermutet, dass die Quarks so schnell "Karussell fahren" dass ununterscheidbar ist, ob es jetzt 3 oder 8 sind.
mit solchen klassischen vorstellungen kommst du halt nicht weit wenn du die innere struktur eines protons beschreiben willst. ein proton enthält eine undefinierte zahl an up-, down- und strange-(anti)quarks und gluonen, und das lässt sich nur quantenfeldtheoretisch beschreiben (und eigentlich ist das genau eines dieser dinge die wir nicht so wirklich gut verstehen)
Und wieso ist schon viel früher niemand bei den Lande-Faktoren für Proton und Neutron (1933, 1948) stutzig geworden,
ich bin kein wissenschaftshistoriker, aber was sagt dir dass das nicht so war? diese werte sagen sehr deutlich dass es sich um keine einfachen punktteilchen handeln kann, ich denke da sind die leute mehr als nur ein bisschen stutzig geworden.
Das war missverständlich ausgedrückt. Klar haben wir eine Kugelform (Ellipsoid, Football...) bei schweren Kernen, ich habe mich aber auf die mögliche Kugelform durch den Protonenradius von normalem, elektronischem Wasserstoff und mögliche Herleitung des Quarkmodells hieraus bezogen.
Ich bin später noch auf die Theorie des Rutherford-Versuches und die Rosenbluth-Formel gestoßen. Den mathematischen Formalismus verstehe ich aber nicht ganz. Dennoch stimmt diese Vermutung mit dem überein, was wiki dannsagt:
Ich hatte vermutet, dass die Quarks so schnell "Karussell fahren" dass ununterscheidbar ist, ob es jetzt 3 oder 8 sind. Dass aber "etwas da sein muss". Gluonen, Confinement, Farben etc. verstehe ich nicht, daher die klassische Näherung.
Der Lande-Faktor des Protons und Neutrons sind erst vor ein paar Jahren recht genau berechnet worden. Vermutlich waren damals einfach die Quarkmodelle und Rechner noch nicht da oder zu schlecht.
Damit wäre es einigermaßen beantwortet.