WTF Elektronen?
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Wer weiss mehr?
2 Antworten
Hallo Userxyzffds344,
ein Teilchen ist nicht ein kleines Kügelchen oder dergleichen, sondern eine elementare Anregung eines teilchenartspezifischen Feldes; das Elektron ist Anregung des Elektronenfeldes, wie das Photon Anregung des elektromagnetischen Feldes ist.
Es hat immer auch einen Wellencharakter und verhält sich im Doppelspaltversuch genauso, wie man es von einer Welle erwarten würde. Bis es mit etwas anderem interagiert. Da es eine elementare Anregung des Elektronenfeldes ist, kann es mit einem Detektor bzw. mit einer Zelle eines Detektorfeldes ganz am Ende seines Weges nur als Ganzes interagieren; deshalb erzeugt das einzelne Elektron nicht schon ein Interferenzmuster, sondern nur einen Punkt; es "entscheidet" sich gewissermaßen, an einer ganz bestimmten Detektorzelle anzukommen, und zwar nach dem Zufallsprinzip.
Diese "Entscheidung" fällt bei jedem Elektron anders aus, und so entsteht aus vielen einzelnen Elektronen schließlich ein Interferenzmuster.
Ein Detektor an einem der Spalte "nötigt" gewissermaßen jedes Elektron schon am Doppelspalt zu der "Entscheidung", entweder durch diesen oder durch den anderen Spalt zu gehen, und statt eines Doppelspalt- Interferenzmusters entstehen zwei Einzelspalt- Beugungsmuster. Die Behauptung, die Elektronen würden sich nun deshalb wie o.g. kleine Kügelchen verhalten, ist falsch.
Ich verwerfe die ganze Idee, eine Welle werde zum Teilchen oder dergleichen.
Ein Quantenteilchen ist eben weder ein klassisches Teilchen (kleines Kügelchen halt) noch eine klassische Welle. Es ist etwas, das Eigenschaften von beidem hat:
- "Als Welle" hat es eine gewisse räumliche Periodizität, die nicht perfekt ist, sich aber mathematisch in eine "Summe" (de facto ist es ein Integral) aus idealen ebenen Wellen zerlegen lässt; eine solche Welle besitzt einen wohldefinierten Wellenvektor k›, dessen Richtung die Ausbreitungsrichtung der Welle und dessen Länge antiproportional zur Wellenlänge ist.
- "Als Teilchen" hat es unter anderem einen Impuls p›, der vor einer Messung (= Interaktion mit dem Teilchen) allerdings nicht scharf bestimmt ist, sich aber als Überlagerung von Zuständen mit jeweils wohldefiniertem Impuls beschreiben lässt.
Und was ist einer dieser Zustände? Eine ideale ebene Welle wie in 1. beschrieben. Dabei ist jeder Impuls jeweils proportional zu einem Wellenvektor, p› = ℏ∙k› mit dem reduzierten PLANCKschen Wirkungsquantum ℏ≈ 1,054×10⁻³⁴ Nms.
"Als Welle" trifft das Teilchen auf den Doppelspalt, geht durch beide Spalte und erreicht schließlich das Detektor- Array am Ende und überlagert sich dabei mit sich selbst. Als elementare Anregung des entsprechenden Feldes kann es allerdings nur mit einer der vielen Detektorzellen reagieren, es hinterlässt also nur einen Punkt auf dem Detektorfeld. Wo, ist mehr oder minder Zufall; je höher "unmittelbar vor dem Einschlag" die Amplitude der Welle ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass dort der Punkt entsteht.
Natürlich wird das Experiment mit vielen Teilchen wiederholt; dabei entstehen viele Punkte, deren Verteilung über das Detektorfeld das Interferenzmuster abbildet, das jedes einzelne Teilchen schon mitgebracht hatte. Allerdings erfährt man über die relative Häufigkeit der Punkte nur den Betrag (genauer dessen Quadrat) der Amplitude an einer Stelle, der Phasenfaktor lässt sich dadurch nicht ermitteln.
Ob die Viele-Welten-Interpretation richtig ist, wissen wir nicht. Definitiv wird da aber nicht etwas zu etwas anderem, es bleibt, was es ist, ein Quantenteilchen, eine elementare Anregung eines universellen Feldes.
Nur sein Zustand ändert sich: Aus einem Zustand mit unbestimmtem Ort, aber wohldefiniertem Impuls (Ebene Welle) wird beim Passieren des Doppelspalts ein Zustand, der zunächst räumlich auf die beiden Spalte beschränkt ist, dessen Impuls dadurch nicht mehr so genau bestimmt ist; insbesondere kommen Seitwärts- Impulse hinzu. Das Teilchen (!) wird nun durch zwei Einzelspalt- Wellen repräsentiert, die sich zu einer Gesamtwelle überlagern. Am Detektor-Schirm schließlich nimmt es einen auf die Größe einer Detektorelle genau definierten Orts-Zistand an.
Die Elektronen verhalten sich wie Teilchen und Wellen, aber nicht nur die, sondern alle Teilchen und Licht und wenn man damit interagieren will, um zu sehen, was währenddessen passiert, interagiert man eben und diese Überlagerung verschwindet
Wellchen oder Teilelle könnte man sagen
es ist auf jeden Fall mysteriös
Guten Abend!
Ja spaltet sich dann die Welle und wird zu zwei Teilchen? Kann eine Welle überhaupt wieder zum Teilchen werden?