Diskussion:Virtuelle Teilchen

Was ist virtuelle Materie?

von John Ullmann

Die Quantentheorie wurde entwickelt auf Grund der Planckschen Hypothese, dass die Lichtstrahlen ihre Energie nicht kontinuierlich abgeben, sondern in Form von Wirkungsquanten. Folglich beschreibt die Quantenmechanik die energetischen Vorgänge mit Hilfe dieser kleinsten Energiepakete. Es ist nun die Frage, ob in der Natur auch energetische Vorgänge existieren, die kleiner sind als das Plancksche Wirkungsquantum. Diese müssten sich als Abweichungen von den quantenmechanischen Berechnungen bemerkbar machen. Dazu betrachte man die Selbstwechselwirkung des Atoms. Unter der Selbstwechselwirkung des Atoms versteht man, dass ein Atom ein Photon emittiert und das gleiche Photon wieder absorbiert. Dabei zeigt sich eine Abweichung in der Masse des Atoms. Diese Massenabweichung wurde erstmals von Rutherford und Lamb zwischen der Messung und der Berechnung der Lage des Energieniveaus des Wasserstoffatoms festgestellt und nach ihrem Entdecker als Lambshift bezeichnet. Die Massenkorrektur und die Lambshift führt man auf das Wirken der virtuellen Materie zurück. Man spricht in diesem Sinne auch von der Vakuumfluktuation. „Das Vakuum enthält per definitionem keine Materie im üblichen Sinne, also auch keine Ladungen. Es werden jedoch von dem elektromagnetischen Feld, das dieses Vakuum erfüllt, ständig Ladungen (Elektronenpaare) virtuell erzeugt, die eine Polarisation des Vakuums bewirken. Dies ist eine Polarisation virtueller Materie. Diese Polarisation des Vakuums ist vom Feld nicht abzutrennen; sie ist immer da. Ihr überlagert sich die Polarisation des Vakuums der Materie, wenn eine solche vorhanden ist. Es war Heisenberg, der den Begriff der virtuellen Materie in die Physik einführte, um den Erhaltungssatz der Energie kurzfristig verletzen zu können. Demnach ist die virtuelle Materie durch die Ungenauigkeitsrelation dt< h/dW definiert. Diese Definition lässt aber noch keinen Rückschluss auf die Kräfte zu, die die virtuelle Materie erzeugen. Auch Einstein kam durch die Allgemeine Relativitätstheorie auf die Einführung von Scheinkräften die von der Metrik herrühren. So ist die Beschreibung eines Vorgangs auf ein beschleunigtes Bezugssystem nur möglich, wenn man neue Kräfte, sogenannte Scheinkräfte einführt. Von welcher Art sind sie? Da alle Körper ohne Ausnahmen von ihnen scheinbar erfasst werden, so sind sie, wie Einstein bemerkt hat, vom Typus der Gravitationskräfte. Folglich sind es also die metrischen Kräfte des gravischen Felds, die die virtuelle Materie erzeugen. Diese metrischen Kräfte können aber nicht mehr durch eine rein formale raum-zeitliche Struktur erzeugt werden, die sich lediglich aus dem Messen von Längen und Zeiten ergibt, sondern durch eine dynamische Metrik. Einstein machte deshalb die Krümmung des Raums für die metrischen Kräfte verantwortlich. Und folglich muss der Raum der allgemeinen Relativitätstheorie durch die Polarisation virtueller Materie beschrieben werden. werden.

Dabei erkennt man, dass die virtuelle Materie durch das metrische Feld beschrieben werden muss. Virtuelle Materie ist aber nicht nur ein theoretisches Konstrukt zur Erklärung von Abnweichungen im Energieniveau. Sie kann auch realisiert werden. Schießt man ein Proton hiher Geschwindigkeit auf eine Kupferplatte, dann kommt es zur Erzeugung eines Antiprotons. Dabei wird also ein virtuelles Antiproton realisiert. Wie muss man sich nun die virtuelle Materie vorstellen? Die vorherrschende Meinung geht davon aus, dass der leere Raum von virtuellen Teilchen durchsetzt sei. Dirac schildert dies im Rahmen seiner Löchertheorie so, dass der Raum von negativen Energieniveaus durchsetzt sei. Dabei geht er von einem See der virtuellen Teilchen aus, der den ganzen Raum erfüllt. Tatsächlich aber erfüllen nur die quantenmechanischen Wellen den Raum. Und diese wirken nur singulär in der realen Masse der Teilchen. Das gilt auch für die Wellenfunktionen der virtuellen Teilchen. Nun muss aber jedes Teilchen durch zwei Wellenfunltionen beschrieben werden, wobei die eine den Impuls liefert, die andere aber nur dazu dient die Wahrscheinlichkeit für den Aufenthaltsort des Teilchens zu erfahren. Diese zweite quantenmechanische Wellenfunktion ist also nicht impulstragend, weshalb man von der metrischen Wellenfunktion reden kann. Und während die impulstragende Wellenfunktion in die Zukunft weist, weist die metrische Wellenfunktion in die Vergangenheit. Folglich muss diese metrische Wellenfunktion das virtuelle Teilchen beschreiben. Das stimmt mit Feynmans Lösung für die Massenkorrektur überein, der dafür eine Delta-Funktion für den Impuls Null, die sich wie ein Potenzial verhält und keine Matrizen enthält, angibt. Heisenberg bemerkte, dass die Elementarteilchen auch ihr negatives Problem beinhalten, sie also ein virtuelles Antiteilchen enthalten müssen. Damit könnte man zu der Ansicht gelangen, dass die metrische Wellenfunktion nicht impulsfrei sei, da es mit einer realen Masse verbunden sei. Es ist aber zu bedenken, dass der quantenmechanische Mechanismus auf dem Kroneckersymbol beruht, womit die metrische Wellenfunktion durch den Quantensprung von der ersten, impulstragenden Wellenfunktion getrennt ist. Formuliert man also das metrische Feld der Einsteinschen Theorie quantenmechanisch, dann erfüllt dieses das Machsche Prinzip, da der quantenmechanische Mechanismus die dabei auftretenden Widersprüche durch den Quantensprung überbrücken kann. Folglich muss man sich die Realisierung des Antiprotons so vorstellen, dass das reale Proton abgebremst wird und dabei seine kinetische Energie als Ruhemasse an die metrische Wellenfunktion abgibt, wodurch das Antiproton entsteht. Damit leiht sich die metrische Wellenfunktion quasi die Ruheenergie aus der kinetischen Energie des realen Teilchens zur Erzeugung des virtuellen Antiteilchens. Dies stimmt auch dem dem Verfahren der Renormierung in der Quantenfeldtheorie überein, das dadurch erklärt und durch die richtige Formulierung der Realisierung der virtuellen Materie entfällt. Man kann dann mit Hilfe der Antisymmetrie des Tensors dritter Stufe ((Aikl)) das Potenzial des metrischen Felds mit der quantenmechanischen Dichte @ darstellen. Das ist die Formulierung der Relaisierun der virtuellen Teilchen. Diese Theorie der virtuellen Materie hat bahnbrechende Konsequenzen für die Theorie vom Aufbau der Materie. Demnach ist die allgemein herrschende Vorstellung der Teilchenphysiker, dass man die Materie quasi mit Hilfe eines Baukasten mit endlich vielen Elementarteilchen aufbauen könnte wohl nicht zutreffend. Die Jagd nach dem Higgs-Teilchen am Cern, wenn sie jemals erfolgreich sein sollte, dürfte also nicht der letzte Akt im uendlichen Spiel um das Wissen über den Aufbau der Materie sein. Auch für den weiteren Aufbau der Materie, über die Moleküle bis zu den makrospkopischen Körpern und kosmischen Massen ist die Wirkung des metrischen Felds der virtuellen Materie von Bedeutung, zumal die quantenmechanischne Wellenfunktionen durchgehend von den Tiefen des Mikrokosmos bis in die Weiten des Kosmos gelten. Wer Genaueres erfahren will, wende sich an mich johnullmann@gmx.de Ich sende gerne auch eine ausführliche Darstellung kostenlos per Post zu. Über Kritik und Kommunikation würde ich mich sehr freuen. ________________________________________

Hi John,

ich hatte Dir nach Deinem ersten Beitrag auf der absoluten Theorie eine E-Mail geschickt, die leider unbeantwortet blieb. Wäre schön, wenn Du hier schon E-Mail Adressen postest, wenn Du dann auch antwortest, ansonsten bin ich über kurz oder lang gezwungen, die E-Mail Adressen unkenntlich zu machen.

Nun zum Thema: Danke für Deine doch stichhaltigen Ausführungen zu virtuellen Teilchen. Hier weiß ich echt nicht, warum Google mich so hoch rankt, habe ich doch nur Halbwissen was virtuelle Teilchen betrifft. Deswegen habe auf jeden Fall Fragen: Was denkst du ist die Energie und auch Masse eines virtuellen Teilchens? Die Frage sehe ich nicht beantwortet. Und natürlich hast Du Recht, dass das virtuelle Teilchen benutzt wird, um den Energieerhaltungssatz temporär zu umgehen, aber ich denke, dieser Teil der Ansicht wird nicht dauerhaft bestehen, bzw. ruht auf mathematischen Missverständnissen. Den Energieerhaltungssatz wie alle Erhaltungssätze wird man nicht so einfach umgehen können. Daher kommt ja auch meine Idee, dass jeweils ein reelles Teilchen in unendlich viele imaginäre (und damit virtuelle Teilchen) aufspaltet, die alle eine Energie nahe aber nicht gleich 0 haben, so dass der Energieerhaltungssatz doch erfüllt ist. Wäre schön, wenn Du darauf antworten könntest.

Liebe Grüße

Till Meyenburg