Photonen

[arri]

Hallo!

ich hab mal ne frage. wir haben in physik letztens nen test über quantenmechanik geschrieben. nun meinte unsere lehrerin, dass photonen keine elementarteilchen sind, weil sie keine masse besitzen. in den büchern, die ich mir zum lernen ausgeliehen hab (und auch mehrfach im internet) steht aber das gegenteil drin. was ist nun richtig? sie ist sich jetzt auch schon unsicher!

mfg
Aron

[Patrick Keller]

Nunja ... ich meine mal gelesen zu haben, dass ein stillstehendes Photon eine Masse hat. (Da stand auch die genaue Zahl, kann mich aber nicht erinnern)

Man könnte auch mit der Relativitätstheorie argumentieren, dass Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit^2 ist. Wäre keine Masse da wäre die Energie = 0

*wildrumrat*

[huraxprax]

also *dozier*:

Es gibt keine stillstehenden Photonen, sie besitzen daher keine Ruhemasse, nur die "bewegte Masse", die wie du schon sagtest E/c² ist.

Was man nur genau als Elementarteilchen bezeichnet ist wie so oft Definitionssache.

Im Standardmodell, der aktuell letzten experimentell gesicherten Theorie, gibt es zwei Klassen von Teilchen.
Einerseits als Elementarteilchen im engeren Sinne die Bausteine der Materie, die sich wieder unterteilen in Quarks (aus denen Protonen und Neutronen und damit Atomkerne aufgebaut sind) und Leptonen, zu denen das Elektron gehört.
Andererseits gibt es die Wechselwirkungsteilchen, die die fundamentalen Kräfte vermitteln. Zu ihnen gehört das Photon als Vermittler der elektromagnetischen Kraft, Gluonen und andere.

Ob dabei ein Teilchen eine Ruhemasse besitzt spielt überhaupt keine Rolle. Die W- und Z-Bosonen sind Wechselwirkungsteilchen und besitzen eine relativ große Ruhemasse, das Neutrino ist ein Lepton, dessen Ruhemasse aber so klein ist daß man sie noch nicht genau messen konnte und viele Jahrzente lang dachte es besäße keine.

Ich persönlich würde das Photon als Elementarteilchen bezeichnen.

ciao, Benno

[frank]

Wenn Du im wikipedia nachliest, stellst Du fest, dass nicht nur huraxprax Photonen als Elementarteilchen bezeichnet.
frank

[Midon]

Als Elementarteilchen bezeichnet man einfach alles von dem man keinen weiteren inneren Aufbau kennt. Vor 60 Jahren wäre das Proton oder Neutron ein Elementarteilchen gewesen. Dann hat man entdeckt das es aus kleineren Teilchen zusammengesetzt ist. Jetzt sind damit die Quarks Elementarteilchen.

Für das Photon hat man hat noch keinen Hinweis das es aus etwas Elementareren zusammengesetzt ist. Sämtliche Theorien dazu z.B. Superstring sind sehr spekulativ und nicht experimentell bewiesen. Damit ist es heute ein Elementarteilchen. Wie das in 50 Jahren aussieht weiß niemand.

Die Masse ist dabei nicht von Bedeutung. Es gibt einige Wechselwirkungsteilchen die keine Ruhemasse haben. Es gibt dort folgende Teilchen.

Photon (Masse=0), W+, W-, Z0 (Masse etwa 80 bzw. 90 GeV), Gluon (Masse=0), Graviton (Masse =0). Das Photon, W+,W- und Z0 vermitteln die elektroschwache Wechselwirkung. Das Gluon die starke Wechselwirkung und das Graviton die gravitation Wechselwirkung. Das Graviton wurde bis jetzt nicht experimentell nachgewiesen.

Midon

[SpeedKing]

[...]Sämtliche Theorien dazu z.B. Superstring sind sehr spekulativ und nicht experimentell bewiesen.[...]

Dazu eine Frage (nicht 100%ig On-Topic):
Wir hatten neulich eine Diskussion darüber, ob die (Super)string-Theorie nach der reinen Lehre wirklich eine Theorie ist, oder nur eine Hypothese.
Wann wird eine Theorie wirklich als Theorie anerkannt?

[frank]

Wikipedia sagt folgendes:
Hypothese
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als eine Hypothese (griechisch υπόθεση - die Unterstellung, Voraussetzung, Grundlage) bezeichnet man in der Wissenschaft eine vorläufig durch Beobachtungen oder Überlegungen begründete Annahme oder Vermutung, die zur Erklärung bestimmter Phänomene dient, jedoch noch nicht an der Erfahrung oder im Experiment so eingehend überprüfbar ist, dass sie zur Formulierung einer Theorie ausreichen würde. Eine Hypothese, die sich im Experiment oder an Erfahrungen bewährt hat ("verifizierte" Hypothese), kann zur Theorie oder zum Bestandteil einer Theorie werden. Eine widerlegte Hypothese muss verworfen, modifiziert oder ersetzt werden.

In der Philosophie und der Rhetorik hat die Hypothese eine sprachliche Bedeutung. Hier gilt sie als Ausgangspunkt für ein dialektisches Argument, welches sich aus einer These, Behauptung oder Prämisse und einer schlussfolgernden Konklusion zusammensetzt.

[SpeedKing]

Dann gibt es also gar keine Superstring-Theorie, sondern nur eine Superstring-Hypothese?
Sie ist ja eigentlich nur durch Überlegungen begründet.

[frank]

Dann gibt es also gar keine Superstring-Theorie, sondern nur eine Superstring-Hypothese?
Sie ist ja eigentlich nur durch Überlegungen begründet.

Wenn Wikipedia eine exakte Definition liefert, scheint es so zu sein. Ich habe aber andererseits keinen wirklichen Überblick, wie weit man mit dem Superstring in der Forschung bereits vorangeschritten ist.
frank

[arri]

also erstmal vielen dank für die schnellen antworten. ich habs meiner lehrerin auch schon mitgeteilt. die wirkte zwar noch etwas skeptisch, aber sie will sich auch mal umhören (wie lehrer eben so sind )

mfg
arri

[Midon]

Dann gibt es also gar keine Superstring-Theorie, sondern nur eine Superstring-Hypothese?
Sie ist ja eigentlich nur durch Überlegungen begründet.

Wenn Wikipedia eine exakte Definition liefert, scheint es so zu sein. Ich habe aber andererseits keinen wirklichen Überblick, wie weit man mit dem Superstring in der Forschung bereits vorangeschritten ist.
frank

Also prinzipiell ist es ein Hypothese und man muß noch viel tun damit man mit der heutigen Technik irgendwas messen kann. Man darf nicht vergessen die M-Branen und die Strings haben in den geschlossenen Dimensionen Plack-Größe oder nicht viel darüber. Und davon sind wir noch viele Größenordnungen entfernt.

Da war mal vor einigen Jahren ein schöner Artikel im April (!) Heft von Scientific American. Dort wurde ein Beschleuniger vorgeschlagen um auf die Planck-Energie zu kommen. Wenn ich mich richtig erinnere war er 120000 Lichjahre lang. Aber der Autor ging davon aus das man Ihn in einigen Jahren auf ein paar Meter verkürzen kann .

[frank]

... Plack-Größe...

"Da kriech isch Plack" (Plaque) .

Entschuldige, den konnte ich mir jetzt wirklich nicht verkneifen...