Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

Rainer Raisch schrieb:

Kurt schrieb:

Sind beide Spalte offen entstehen zwei einzelne Muster die sich überlagern/überlappen.
Das könnte man als Interferenzmuster anschauen, ist es aber nicht.

Das ist Widewidewitt-Unsinn, es ergibt sich beim Doppelspalt ein eindeutiges Interfernzmuster ganz genau so wie bei Photonen.
Das Maximum liegt in der Mitte und direkt gegenüber den Spalten ist jeweils ein Minimum.

Danke für das aufschlussreiche Video.

Was auffällt:

1)  die Darstellung der Lichtverteilung nach den Spalten bei jeweils nur einem Spalt ist nicht korrekt.
Es wird so getan als würde nur jeweils der gezeichnete Bereich (rote bzw. weisse Kreide)  bei nur einem Spalt, ausgeleuchtet.
Auch zwischen den beiden Spalten ist bei nur einem offenen Spalt Ausleuchtung vorhanden.
Erst durch Licht aus beiden Spalten ergibt sich eine Erhöhung der Helligkeit des Bereiches zwischen den Spalten, der Rest ist konstruktive und destruktive Überlagerung der beiden Lichtsignale durch Laufzeitunterschiede.
Zur Intensität des Beriches zwischen den Spalten:
Die Helligkeit muss bei einem offenem Spalt ca. die Hälfte der Intensität betragen die sich dann bei beiden Spalten ergibt.
Ist so nicht gezeichnet und führt zu Falschvorstellungen.

2)  Es wird irgendwie so getan als würden sich Teilchen so verhalten wie Licht.
Die Bilder sagen was anderes.
Es sind nicht zwei identische Spalte vorhanden wie es bei Licht der Fall ist und sich das entsprechende Muster zeigt, sondern mehrere.
Ganz einfach, es ist wohl technisch nicht möglich gleiches Verfahren wie bei Licht anzuwenden.
Das "Spaltmaterieal" hat mehrere Spalten, entsprechend ist das Ergebnis.
Er ergeben sich mehrere Intensitätsverteilungen nebeneinander, im Prinzip so wie bei auch bei nur einem Spalt bereits auftritt.
Mehrere Spalte nebeneinander ergeben mehrere Intensitätsverteilungen der jeweiligen Einschlagstellen.
Es sind einfach mehrere Einzelspalte nebeneinander angeordnet, von einem Überlagerungsmuster nach Art von Licht ist da nichts vorhanden.
Die Ablenkung vom geraden Weg geschieht so wie ich es schon weiter oben geschrieben habe, nämlich durch Lichtdruck durch wie Wirkungen die das aktive Teilchen ständig abgibt und sich dadurch, selber webschupst.

Die Aussage, die das Photonen und Elektronen ein genau gleiches Muster ergeben ist falsch.

a) es gibt keine Photonen
b) wenn man sie als Licht anschaut, dann müsste sich ein Muster ergeben wie bei Licht, nämlich Überlagerung durch die beiden Signale der beiden Spalten.
e) Elektronen usw. erzeugen kein Überlagerungsmuster durch konstruktive/destruktive Addition an der Leuchtfläche. Sondern ganz normale "Einschläge"
Nimmt man keine Photoplatte bei der einzelne Pixel durch die Einschäge verändert werden, sondern durch Anregung zum Leuchten gebrachtes Material, dann ist nichts mehr da von der vermuteten/behaupteten Interferenz.

  Kurt

.




 

Kurt schrieb:

Es wird so getan als würde nur jeweils der gezeichnete Bereich (rote bzw. weisse Kreide)  bei nur einem Spalt, ausgeleuchtet.
Auch zwischen den beiden Spalten ist bei nur einem offenen Spalt Ausleuchtung vorhanden.

Nein.
Dies ist eine Frage des Versuchsaufbaus, also Verhältnis der Wellenlänge (bzw Geschwindigkeit) zum Spaltabstand. Und da geht man natürlich so vor, dass der Effekt optimal zutage tritt.
Die Kurve läuft natürlich aus, aber das Niveau geht gegen Null.

Kurt schrieb:

Er ergeben sich mehrere Intensitätsverteilungen nebeneinander, im Prinzip so wie bei auch bei nur einem Spalt bereits auftritt.

Nein, das ist nicht der Fall.
Vor allem liegen die Minima in Sichtlinie der Spalten und die Maxima dazwischen.

Kurt schrieb:

a) es gibt keine Photonen

Das Photon als Quantum des Lichtes gibt es nur bei der Erzeugung und bei der Detektion. Aber man nennt auch die Ausbreitung der Feldstörung als wandernde Welle so. Der elektrische Feldfluss jedes einzelnen Photons beträgt dabei je nach Richtcharakteristik über die gesamte Wellenfront verteilt:
ΦE = 5,97549747e-8 V·m

Kurt schrieb:

wenn man sie als Licht anschaut, dann müsste sich ein Muster ergeben wie bei Licht, nämlich Überlagerung durch die beiden Signale der beiden Spalten.

Licht interferiert immer, man merkt es nur nicht bei diffusem Licht aller Wellenlängen in amorpher Umgebung.
zB bei einer Öllache sieht man es trotzdem sehr schön.

Wählt man einen entsprechend kleinen Einzelspalt, dann sieht man sogar hierbei ein Interferenzmuster der rechten und linken Kante des Einzelspaltes.

ca ab Min 50

Rainer Raisch fragte in Kommentar #578:

"Wie soll denn dann ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC) aus Higgs entstehen?"

...das Bose-Einstein-Kondensat von Prof. Immanuel Bloch und seinen Kollegen wurde nicht aus Higgs-Bosonen, sondern aus ultrakalten Rubidiumatomen hergestellt und darin wurden Higgs-Anregungen gemessen.

Siehe hierzu auch die Originalpublikation veröffentlicht in Nature:

Nature 487, 454–458 (2012)
Higgs-Anregungen in einem anderen Gewand
Spontane Symmetriebrüche spielen eine Schlüsselrolle für unser Verständnis der Natur. In der relativistischen Quantenfeldtheorie führt eine gebrochene kontinuierliche Symmetrie zum Auftreten von zwei Arten grundlegender Anregungen: masselose Nambu-Goldstone-Moden und eine massive „Higgs“-Amplitudenmode. Eine Anregung vom Higgs-Typ ist von entscheidender Bedeutung im Standardmodell der Elementarteilchenphysik und eine „Higgs“-Amplitudenmode erscheint auch in Quanten-Vielteilchensystemen (in einem zweidimensionalen neutralen Suprafluid). Dieser Nachweis ist ein erster Schritt zur Erforschung von emergenten relativistischen Modellen mit ultrakalten atomaren Gasen.

Literatur-Referenz
Manuel Endres, Takeshi Fukuhara, David Pekker, Marc Cheneau, Peter Schauβ, Christian Gross, Eugene Demler, Stefan Kuhr & Immanuel Bloch. The ‘Higgs’ amplitude mode at the two-dimensional superfluid/Mott insulator transition. Nature 487, 454–458 (2012).
Quelle:  doi.org/10.1038/nature11255
 

Rainer Raisch schrieb:

Rainer Raisch post=583 userid=21012

Kurt schrieb:

Kurt post=582 userid=21030

Es wird so getan als würde nur jeweils der gezeichnete Bereich (rote bzw. weisse Kreide)  bei nur einem Spalt, ausgeleuchtet.
Auch zwischen den beiden Spalten ist bei nur einem offenen Spalt Ausleuchtung vorhanden.Nein.
Dies ist eine Frage des Versuchsaufbaus, also Verhältnis der Wellenlänge (bzw Geschwindigkeit) zum Spaltabstand. Und da geht man natürlich so vor, dass der Effekt optimal zutage tritt.
Die Kurve läuft natürlich aus, aber das Niveau geht gegen Null.

Ist physikalisch nicht möglich.

Die Wellenlänge hat keinen (entscheidenden) Einfluss auf die Verteilung hinter dem Spalt.
Bei nur einem Spalt ergibt sich eine Art Glockenkurve deren höhste Amplitude nahe der beiden Spalte liegt.
Wird der andere Spalt geöffnet ergibt sich das gleiche Bild, nur ein wenig auf den anderen Spalt hin verschoben.
Nimmt mal Licht mit geringer Kohärenzlänge, also ohne Interferenz, ergibt sich eine Glockenkurfe deren Intensität zwei kleine Höcker neben der Spaltmitte hat.

Nur dadurch ist es möglich dass sich die höchste Amplitude bei der Spaltmitte zeigt wenn beide Spalte offen sind und Interferenz auftritt.
Die Amplitude ist aber dann immer noch geringer als die Höcker der Glockenkurfe wenn keine Interferenz auftritt.
Interferenz "verschiebt" kein Licht, sondern löscht welches aus, mehr geht nicht als dass das ja eh schon da ist optimal zur Wirkung kommt.
Das was nicht ausgelöscht wird hat keine höhere Amplitude als das was eh schon da ist.

Bei Teilchen ergibt sich überhaupt keine Interferenz, nur Ablenkung durch Lichtdruck an den Spalten und ev. weiterer Materie auf dem weg zur Photoplatte, und dadurch eine Verbreiterung des "Strahls".

Im gezeigten Video sind einfach mehrere "Schlitze" nebeneinander, daher das entsprechende Muster.
Links und recht dieser "Schlitze" ist nichts mehr.
Ein eindeutiger Beweis für die Ablenkung durch Lichtdruck, ein eindeutiger Beweis für: Keine Interferenz bei Teilchen.

 Kurt



 

Kurt schrieb:

Ist physikalisch nicht möglich

qed, unbelehrbar

...live Erklärugen von Prof. Immanuel Bloch zur Higgs-Amplitudenmode im Bose-Einstein-Kondensat  hier anklicken

Higgs-Amplitudenmode im Bose-Einstein-Kondensat 

 

UN73 schrieb:

wurde nicht aus Higgs-Bosonen

Ich nahm auf den Satz Bezug:

"Viele Leute glauben tatsächlich, dass im Universum ein Bose-Einstein-Kondensat des Higgs-Felds vorliegt und dass die Higgs-Bosonen Anregungen dieses Kondensats sind.

...könnten higgsähnliche Anregungen im Bose-Einstein-Kondensat (Labormodell-Experiment) das Bindeglied sein zwischen der Quantenmechanik (QM) und der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) bzw. eine ubiquitäre Energiebarriere/ Kristallstrukturgitter bilden, welche den kohärenten Zustand der Quantenphysik vom dekohärenten Zustand der makroskopischen Welt trennt?

Spektrum.de-Artikel
Higgsähnliche Anregungen im Bose-Einstein-Kondensat 
Kurz nachdem die bahnbrechende Entdeckung des Higgs-Bosons im Juli 2012 am Large Hadron Collider des CERN in Genf bekannt gegeben worden war, berichtete die Forschungsgruppe von Prof. Immanuel Bloch auch, dass sie eine sog. Higgs-Amplitudenmode gemessen habe – dieses Mal jedoch in einem Bose -Einstein-Kondensat (einer Quantengas-Wolke aus ultrakalten Rubidiumatomen). Was hat das eine mit dem anderen zu tun?


Higgsähnliche Anregung in einem Bose-Einstein-Kondensat. Die Dynamik der higgsähnlichen Anregung (roter Bogen) kann als Schwingung in einem Potenzial beschrieben werden, welche die Form eines mexikanischen Sombreros hat.

Interviewer:
"Was können Teilchenphysiker von Ihrer Forschung lernen?"

Prof. Immanuel Bloch:
"Wir arbeiten im Mikrokelvin-Bereich, während die Teilchenphysiker mit Energien von Teraelektronvolt arbeiten, was ungefähr einer Temperatur von 10 hoch 16 Kelvin entspricht. Dazwischen liegen über 20 Größenordnungen!
Die niedrigeren Energien, bei denen wir messen, haben aber den Vorteil, dass wir diese Anregungen vom Higgs-Typ relativ lange beobachten können, während jene in der Teilchenphysik nahezu sofort wieder verschwinden.
Ich vergleiche das gern mit der Turbulenzforschung: Wenn Sie etwas über Tornados lernen wollen, können Sie sich entweder in die freie Natur begeben und dort auf ein heftiges Gewitter warten. Oder Sie machen gezielte Versuche mit kleineren Wirbeln in einem Labor. Auch dann sehe ich über ganz unterschiedliche Energieskalen hinweg ein typisches Verhalten, das ähnlichen Gleichungen gehorcht. Die Physik ist oft stärker verbunden, als man zunächst auf den ersten Blick vermuten mag."

Quelle: www.spektrum.de/news/ein-higgs-im-kondensat/1195006

Siehe hierzu auch die Originalpublikation in Nature:

Nature 487, 454–458 (2012)
Higgs-Anregungen in einem anderen Gewand
Eine Anregung vom Higgs-Typ ist von entscheidender Bedeutung im Standardmodell der Elementarteilchenphysik und Higgs-Amplitudenmoden wurden auch in Quanten-Vielteilchensystemen (in einem zweidimensionalen neutralen Suprafluid) nachgewiesen. Dieser Nachweis ist ein entscheidender erster Schritt zur Erforschung von emergenten relativistischen Modellen mit ultrakalten atomaren Gasen.

Literatur-Referenz
Manuel Endres, Takeshi Fukuhara, David Pekker, Marc Cheneau, Peter Schauβ, Christian Gross, Eugene Demler, Stefan Kuhr & Immanuel Bloch. The ‘Higgs’ amplitude mode at the two-dimensional superfluid/Mott insulator transition. Nature 487, 454–458 (2012).
Quelle:  doi.org/10.1038/nature11255

...weitere live Erklärungen von Prof. Immanuel Bloch zu den Higgs-Amplitudenmoden im Bose-Einstein-Kondensat  hier anklicken

Prof. Immanuel Bloch: „Die von uns beobachteten 'Higgs'-Amplitudenmoden im Bose-Einstein-Kondensat sind nicht mit dem im Juli 2012 entdeckten Higgs-Teilchen in der Hochenergiephysik identisch, gehorchen aber im Grunde denselben Gleichungen, obwohl sie auf extrem niedrigeren Energieskalen von etwa 20 Größenordnungen auftreten.“

Higgs-Feld als eine Art Phasenübergang/ Energiebarriere, das die beiden Theorien (QM und ART) vereinigt bzw. den kohärenten Zustand der Quantenphysik vom dekohärenten Zustand der makroskopischen Welt trennt?

UN73 schrieb:

das die beiden Theorien (QM und ART) vereinigt

Wie kommst Du darauf? Das hat mit Gravitation gar nichts zu tun.

Ich mag ja auch das Diósi-Penrose-Modell, bei dem der Zusammenbruch der Wellenfunktion mit der Gravitation zusammenhängt.

1. Diósi, L. (1987). "A universal master equation for the gravitational violation of quantum mechanics".
Physics Letters A. Volume 120, Issue 8, Pages 377-381. 
www.sciencedirect.com/science/article/ab...187906815?via%3Dihub

2. Penrose, R (1996). "On Gravity's role in Quantum State Reduction".
General Relativity and Gravitation 28, 581–600.  
link.springer.com/article/10.1007/BF02105068

Die Modelle sind aber allesamt noch spekulativ und sicher nicht das Ende der Fahnenstange.
Wann und wie genau die QM-Zustandsreduktion erfolgen soll und was ihre physikalische Ursache ist, bleibt unklar. Und wer sagt denn, dass beim Kollaps der Wellenfunktion neben der Gravitation nicht auch zusätzlich z.B. elektromagnetische Wechselwirkung und das ubiquitäre Higgs-Feld beteiligt sein könnten?

UN73 schrieb:

und das ubiquitäre Higgs-Feld 

 

Alle Felder sind ubiquitär.

Vielleicht meinst Du, dass das Higgsfeld homogen ist.

www.scinexx.de/dossierartikel/higgs-fuer-dummies/
Wie das Wasser den Pool, füllt demnach das Higgs-Feld das Weltall homogen und isotrop aus.

UN73 schrieb:

Und wer sagt denn, dass beim Kollaps der Wellenfunktion neben der Gravitation

Welche Wellenfunktion soll denn irgend etwas mit der Gravitation zu tun haben?

Du meinst wahrscheinlich, dass bei der Messung plötzlich feststeht, wo sich das Objekt befindet, und daher nun die Gravitation eine definierte Position einnimmt. Das ist zwar richtig, doch war es vor der Messung vollkommen egal, wo diese Position ist, denn sonst wäre diese ja gemessen worden.

Interessant wird es allenfalls, wenn man die Gravitation in einer Entfernung messen will, weil dies ja dann aus einer Zeit Δt=D/c vor der anderen Messung datiert. Allerdings wird die Ortsbstimmung mit größerem Abstand entsprechend ungenauer, und diese messbare Quell-Region entspricht dann der Wellenfunktion. In jedem Fall müssen diese beiden Messungen raumartig sein, so dass die Reihenfolge der beiden Messungen gar nicht objektiv feststeht, und man gar nicht sagen kann, welche der beiden Messungen zum Zusammenbruch der Wellenfunktion geführt hat.

Sorry Rainer, ich verstehe nicht wirklich, was du in Kommentar #638 schreibst.

Den Weg von der Kohärenz zur Dekohärenz beschreibt Josef Gaßner gut und verständlich im folgenden Interview. Woraus besteht Materie? Wie ist sie aufgebaut? Und welche Schlüsse lassen die Erkenntnisse der Quantenmechanik zu?

„Materie besteht nicht aus Materie“ | Josef M. Gaßner und die Welt des Kleinsten

 

UN73 schrieb:

ich verstehe nicht wirklich, was du in Kommentar #638 schreibst.

Den Unterschied zwischen ubiquitär und homogen hast Du aber schon verstanden?

UN73 schrieb:

Woraus besteht Materie? Wie ist sie aufgebaut?

 

Gravitation hängt ja nicht von Materie ab, sondern von Energie.
Daher verstehe ich weder, was Du in meinem Post nicht verstanden hast, noch was Du sagen wolltest.

Und wie ich schon mehrfach ausführte, entsteht das Problem der Lokalisierung bei Ladungsträgern in viel verschärfterer Form als für die Masseladung. Wenn das in der QM kein Problem ist, und ich sehe da eben auch keines, dann ist das angebliche Problem für die Gravitation reiner Quatsch.

Das Problem bei der Gravitation ist allenfalls die Wirkung in Form der Raumzeitkrümmung. Aber auch Ladungen krümmen die Raumzeit, nur wirkt dies eben nur auf andere Ladungsträger, und zwar je nach Vorzeichen unterschiedlich. Potentialfeld und Beschleunigungsfeld sind kongruent. Wo soll da dann überhaupt ein Problem sein, außer der Quantisierung, angesichts winziger Massen des Neutrinos. Nachdem die Ruhemasse als Higgs-WW identifiziert wurde, gibt es das Problem allerdings eigentlich gar nicht mehr. Es bleibt nur übrig, die Energie zu quantifizieren, und das ist ja ein alter Hut: E = f·h, zB für das Elektron
c²me = ℏ·ωCe
Übrigens ist auch die Raumzeit längst quantifizierbar:
Δt = N·ℏ/E = N/ω
Δx = c·N·ℏ/E = N·λ
Man sieht, dass diese Raumzeit-Quanten für jedes schwingende Feld differieren können, ähnlich wie jedes Photon eine andere Energie haben kann.

Rainer schrieb in Kommentar #662:

"Übrigens ist auch die Raumzeit längst quantifizierbar..."

...in deinen Formeln und theoretischen Vorstellungen vielleicht schon. In der realen Praxis sieht es aber anders aus, nämlich so wie Thomas es ganz am Anfang von diesem Diskussionsfaden beschrieben hat.

Thomas schrieb in Kommentar #48  hier anklicken

"...die Bemühungen, beide Theorien [ART und QM] zu vereinen, gehen meines Wissens immer in die Richtung, die Raumzeit zu quantifizieren und dann zeigt sich, dass diese nicht quantfizierbar ist."

Und auch die Quantifizierbarkeit der Gravitation durch sog. Gravitonen ist praktisch nicht nachweisbar und gehört eher in die Rubrik "Grimms Märchen", wie folgender Ausschnitt aus einem Closer to Truth Interview verdeutlicht.

Robert Lawrence Kuhn:  hier anklicken
"Nun, das ist sehr interessant, denn das würde bedeuten, dass die Quantifizierbarkeit der Gravitation durch sog. Gravitonen eine Fiktion wäre?"

Prof. Freeman Dyson:
"Ja, das meine ich. Es ist eine Fiktion in dem Sinne, dass Sie Gravitonen zwar mathematisch studieren können, aber Sie können Gravitonen niemals in der realen Welt studieren."

Weg von der Kohärenz zur Dekohärenz: Echtzeitbeobachtung kollektiver Quantenmoden
Forscher der ETH Zürich haben 2017 erstmals Goldstone-Moden und Higgs-Moden direkt beobachtet.


Im ETH ​Labormodell-Experiment wurden Rubidiumatome in zwei Resonatoren (rot und gelb) an die Lichtwellen gekoppelt. Im aus dieser Kopplung resultierenden „Energiesombrero“ (oben) wurden Goldstone-Moden und Higgs-Moden (blauer und schwarzer Doppelpfeil) direkt beobachtet. Quelle:  ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news...e-quantum-modes.html

Prof. Tilman Esslinger:
„In diesen synthetischen Quantensystemen haben wir eine ziemlich ideale Realisierung dessen, was in der Natur passiert – in Festkörpern und auch in einzelnen Molekülen. Die direkte Beobachtung der Dynamik der Goldstone-Moden und Higgs-Moden im Quantensimulator vertieft unser Verständnis darüber, was in solchen natürlichen Systemen passiert.“

Originalpublikation:
Julian Léonard et al. Monitoring and manipulating Higgs and Goldstone modes in a supersolid quantum gas.
Science (2017) Vol 358 Issue 6369 pp.1415-1418  www.science.org/doi/10.1126/science.aan2608