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

UN73 schrieb:

Bitte hier nicht "off-topic" alles Mögliche diskutieren...

Magazin Globe von der ETH Zürich (September 2023 Ausgabe)  hier anklicken

Widerspruch im Herzen der Physik: Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

Quelle: ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-...rzen-der-physik.html

P.S.: Kurz zusammengefasst auch im obigen Kommentar #7117 .
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FabsOtX schrieb:

Wie wollt ihr dieses NEUE Bild den Zeichnen können wenn ihr immer wieder die selben motive und szenen benutzt?

UN73 schrieb:

«Während wir die träge Masse von Atomen messen können, hat noch niemand Myonium-Atome, die nur aus Leptonen bestehen, und daher nicht von der starken Kernkraft bestimmt werden, fallen gesehen», erklärt die ETH-Professorin. Das soll sich bald ändern.

Prof. Anna Soter will beobachten, ob ein horizontaler Strahl aus Myonium-Atomen (bestehend aus einem positiv geladenen Anti-Myon und einem einem negativ geladenen Elektron) von der Gravitation ähnlich nach unten gezogen wird wie Wasser, das aus einem Gartenschlauch spritzt. Ist dies der Fall, gäbe es ein Indiz mehr, warum man die Quantenmechanik und die Allgemeine Relativitätstheorie vereinheitlichen sollte. «Falls Myonium-Atome aber nicht wie erwartet fallen, wäre dies ebenfalls ein höchst interessantes Ergebnis», sagt die Physikerin.

 

ethz.ch schrieb: «Während wir die träge Masse von Atomen messen können, hat noch niemand ein Elementarteilchen [sic!] fallen sehen, das nur aus Leptonen besteht und daher nicht von der starken Kernkraft bestimmt wird», erklärt die ETH-Professorin.

Clauss schrieb:

Ich denke, wenn Myonium Atome nicht der Schwerkraft unterliegen sollten, dann hätte das aus meiner Sicht einen sehr schnellen Nobelpreis zur Folge.
Hingegen wenn das erwartbare Ergebnis rauskommt, dann wird bald kein Hahn mehr nach diesem Experiment krähen. In jedem Fall lohnt es sich, das Experiment durchzuführen.

"In unserem neu genehmigten LEMING-Experiment am Paul Scherrer Institut wollen wir Experimente zur Atomphysik und Gravitation der nächsten Generation mit Myonium (Mu) durchzuführen, einem exotischen Atom, das nur aus Leptonen besteht, einem positiv geladenen Anti-Myon und einem negativ geladenen Elektron (Mu = μ⁺ + e⁻).

Das Ergebnis einer Myonium (Mu)-Gravitationsmessung wäre ein direkter Test des schwachen Äquivalenzprinzips unter Verwendung elementarer (Anti-)Leptonen aus zwei Fermionenfamilien und in Abwesenheit der durch 'strong confinement' der Quarks erzeugten Massen.

Da es keine einheitliche Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) und des Standardmodells (SM) gibt, ist die Erforschung eines unerforschten Bereichs des Standardmodells (SM) durch grundlegende Prinzipien der Bereitstellung experimenteller Daten motiviert. Zudem sind die Möglichkeiten zur Beobachtung neuer physikalischer Phänomene möglicherweise umfassender (oder zumindest komplementärer) als bei anderen exotischen Gravitationsexperimenten mit Antimaterie.

Wir begannen diese anspruchsvolle Aufgabe mit der Entwicklung eines neuartigen kalten atomaren Myonium (Mu)-Strahls im Vakuum unter Verwendung der Myonenumwandlung in supraflüssigem Helium. Die Grundlage dieses neuen Konzepts beruhte auf dem gemessenen Verhalten exotischer Atome in supraflüssigem Helium (SFHe), einem aktuellen Ergebnis einer Laserspektroskopie mit antiprotonischem Helium am CERN.

Wir berichten hier über die erste Synthese eines kalten Myonium (Mu)-Strahls mit hoher Leuchtkraft, die uns auf den Weg zu einer höheren Präzision in der 1S-2S-Laserspektroskopie von Mu bringt und den Weg für ein Freifallexperiment mit prozentualer Präzision mittels Atominterferometrie ebnet."

UN73 schrieb:

...das neu vorgeschlagene Experiment von Prof. Anna Soter hat bereits einen Code-Namen: LEMING

 

UN73 schrieb:

Wie Leptonen mit der Gravitation interagieren oder anders ausgedrückt, was passiert eigentlich mit dem Gravitationsfeld von Leptonen wie einem Elektron (Quantenobjekt) z. B. im Doppelspaltexperiment, ist eine grundlegende Fragestellung und wir wissen es nicht, sagt Sabine Hossenfelder

"...das Problem ist, dass der Elektromagnetismus und die beiden Kernkräfte, Quanteneigenschaften haben. Wir haben also einige Elementarteilchen wie Elektronen und Quarks und wir wissen, dass diese Elementarteilchen lustige Dinge tun, wie zum Beispiel der Heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation zu gehorchen, dass sie an zwei Orten gleichzeitig sein können, diese Art von seltsamen Dingen.
Und dann ist da noch die Gravitation, die durch Einsteins Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) beschrieben wird, und diese Theorie weiß nichts über Quanteneigenschaften. Und das wirft die Frage auf, wenn man z.B ein Elementarteilchen wie ein Elektron betrachtet, das an zwei Orten zur gleichen Zeit sein kann und eine Masse hat und diese Masse erzeugt die Anziehungskraft, wohin geht der gravitative Zug?
Man würde erwarten, dass die Anziehungskraft auch zu zwei Orten zur gleichen Zeit geht, aber in Einsteins Theorie (ART) kann das nicht funktionieren, weil die ART nichts über Quanteneigenschaften weiß, so dass wir uns in dieser seltsamen Position befinden, dass wir einfach nicht wissen, was die gravitative Anziehungskraft von einem Elektron ist. Also, es ist eine wirklich einfache Frage, was ist los mit dem Gravitationsfeld dieses Elektron, und wir wissen es nicht."

UN73 schrieb:

Den prinzipiellen Unterschied zwischen dem elekrtischen Feld und dem Gravitationsfeld, erklärt Sabine Hossenfelder

Rainer Raisch schrieb:

wohin geht der elektrische Zug?
Außerdem gibt es keinen "Zug", denn sobald dieser messbar ist, kollabiert die Wellenfunktion, ganz egal ob gravitativ oder elektromagnetisch.

Rainer Raisch schrieb:

Insofern ist die Gravitation allerdings wegen ihrer Schwäche abertausendmal im Vorteil.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Insofern ist die Gravitation allerdings wegen ihrer Schwäche abertausendmal im Vorteil.

Wieso Vorteil, und gegenüber wem oder was?

"Das ist eine faszinierende Frage, die tief in die Grundlagen der Physik und Kosmologie eintaucht. Lassen Sie uns zunächst klären, was Neutrinos sind und welche Rolle sie in unserem Verständnis des Universums spielen.
Neutrinos sind subatomare Teilchen, die zu den leichtesten bekannten Teilchen gehören und eine sehr geringe Wechselwirkung mit Materie aufweisen. Sie sind elektrisch neutral und entstehen in verschiedenen Prozessen, wie zum Beispiel in der Sonne, bei Supernova-Explosionen oder in Kernreaktionen. Aufgrund ihrer geringen Masse und der schwachen Wechselwirkung sind Neutrinos extrem schwer nachzuweisen, was sie zu einem interessanten, aber auch herausfordernden Forschungsobjekt macht.
Die Gravitation hingegen ist eine fundamentale Kraft, die durch die Krümmung der Raumzeit beschrieben wird, wie es in Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie formuliert ist. In dieser Theorie wird die Gravitation nicht als eine Kraft im klassischen Sinne betrachtet, sondern als eine geometrische Eigenschaft der Raumzeit, die durch die Anwesenheit von Masse und Energie beeinflusst wird.
Nun zu Ihrer Frage: Könnten Neutrinos Träger der Gravitation oder der Raumzeit sein? In der gegenwärtigen physikalischen Theorie sind Neutrinos nicht als Träger der Gravitation bekannt. 
Es gibt jedoch einige interessante Überlegungen in der theoretischen Physik, die die Rolle von Neutrinos in einem größeren Kontext betrachten. Zum Beispiel könnte man spekulieren, dass Neutrinos in bestimmten kosmologischen Szenarien, wie der Dunklen Energie oder der Dunklen Materie, eine Rolle spielen könnten. Diese Konzepte sind jedoch noch nicht vollständig verstanden und erfordern weitere Forschung."