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Groups > de.sci.physik > #150751 > unrolled thread

Re: Massepunkte

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Contents

  Re: Massepunkte Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2023-09-18 23:30 +0200
    Re: Massepunkte Dieter Heidorn <d.heidorn@t-online.de> - 2023-09-20 19:11 +0200
    Re: Massepunkte Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2023-09-21 08:39 +0200
      Re: Massepunkte Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2023-09-22 11:05 +0200
        Re: Massepunkte Carla Schneider <carla_schn@proton.me> - 2023-09-22 14:44 +0200

#150751 — Re: Massepunkte

Stefan Ram wrote:
> 
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> writes:
> |Das ist von der Qualitaet her aehnlich wie die Grundannahme der klassischen
> |Physik dass es Massenpunkte gibt. Das macht man damit man leichter rechnen kann
> |obwohl man weiss dass es in der Realitaet keine Punktmassen gibt.
> 
>   Aber beim Elektron konnte man bisher auch keine Ausdehnung
>   feststellen! Wikipedia:
> 
> |Das Elektron hat keine innere Struktur und kann als
> |punktförmig angenommen werden.

Ja die Ladung ist Punktfoermig und wohl auch die Quelle des Magnetfelds,
aber die Masse befindet sich ausserhalb im Elektromagnetischen Feld.


> 
>   . Und hier bringt die Wikipedia gerade die Vorstellung,
>   daß das Elektron /keine/ Punktmasse sei, in Verbindung
>   mit der klassischen Physik:
> 
> |Vor der Entwicklung der Quantenphysik ging man davon aus,
> |daß das Elektron einen endlichen Radius haben müsse

Man berechnete die Masse des Feldes des Elektrons ausserhalb 
eines gewissen Radius und waehlte den Radius so dass sie gerade
der gemessenen Masse des Elektrons entsprach.
Allerdings berechnete man diese Masse nur fuer das Elektrische Feld,
nicht fuer das Magnetische Dipolfeld, das damals noch nicht bekannt war.
Keine Ahnung um wieviel das den klassischen Elektronenradius veraendern wuerde.
Wenn das Elektron unendlich klein ist, dann muss die eigentliche Masse des Elektrons
negativ sein und unendlich gross, die Summe mit dem aeusseren Feld ist dann aber wieder 
endlich.

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#150781

Stefan Ram schrieb:
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> writes:
>> Stefan Ram wrote:
>>> Aber beim Elektron konnte man bisher auch keine Ausdehnung
>>> feststellen! Wikipedia:
>>> |Das Elektron hat keine innere Struktur und kann als
>>> |punktförmig angenommen werden.
>> Ja die Ladung ist Punktfoermig und wohl auch die Quelle des Magnetfelds,
>> aber die Masse befindet sich ausserhalb im Elektromagnetischen Feld.
> 
>    Es gibt übrigens auch zwei englischsprachige Wikipedia-Seiten
>    namens "Classical electron radius" und "Electromagnetic mass".
>    Letzterer entnehme ich, daß die elektromagnetische Masse heute
>    mit dem Verb "was", also Englisch für "war", verbunden wird:
> 
> |Electromagnetic mass was ...
> 

Vollständig lautet der Satz:

|"Electromagnetic mass was /initially/ a /concept of classical/
| /mechanics/, denoting as to how much the electromagnetic field, or the
| self-energy, is contributing to the mass of charged particles."

Schon dem übernächsten Satz ist zu entnehmen:

|"/Today/, the relation of mass, momentum, velocity, and all forms of
| energy – including electromagnetic energy – is analyzed on the basis
| of Albert Einstein's special relativity and mass–energy equivalence."

Tatsächlich ist die elektromagnetische Selbstenergie zu berücksichtigen:

https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_mass#Self-energy

Mehr Details dazu sind in folgender Präsentation dargestellt:

https://www.desy.de/~geiser/Lehre/SS09/Masse094.pdf

> |Wenn das Elektron unendlich klein ist, dann muss die
> |eigentliche Masse des Elektrons negativ sein und unendlich
> |gross, die Summe mit dem aeusseren Feld ist dann aber wieder
> |endlich.
> 

Genauer:

    physikalische Masse = nackte Masse + Selbstenergieanteile.

(Details siehe oben genannte Präsentation)

>    Die Ausdehnung (innere Struktur) von Atomen und später von
>    Protonen wurde wohl durch Streuexperimente gefunden, die eine
>    Konzentration der Masse an verschiedenen Stellen zeigten.
> 
>    Ich nehme an, daß man bei einem Elektron auf diese Weise einfach
>    keine Struktur oder Ausdehnung gefunden hat.
> 

Struktur "wie bei Atomen" hat man nicht gefunden. Jedoch führen 
Vakuumfluktuationen gewissermaßen zu einem "Innenleben" des 
physikalischen Elektrons.

Dieter Heidorn

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#150788

Stefan Ram wrote:
> 
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> writes:
> >Stefan Ram wrote:
> >>Aber beim Elektron konnte man bisher auch keine Ausdehnung
> >>feststellen! Wikipedia:
> >>|Das Elektron hat keine innere Struktur und kann als
> >>|punktförmig angenommen werden.
> >Ja die Ladung ist Punktfoermig und wohl auch die Quelle des Magnetfelds,
> >aber die Masse befindet sich ausserhalb im Elektromagnetischen Feld.
> 
>   Es gibt übrigens auch zwei englischsprachige Wikipedia-Seiten
>   namens "Classical electron radius" und "Electromagnetic mass".
>   Letzterer entnehme ich, daß die elektromagnetische Masse heute
>   mit dem Verb "was", also Englisch für "war", verbunden wird:
> 
> |Electromagnetic mass was ...
> 
>   (drei Punkte "..." von mir) beginnt der Artikel, um dann schon
>   bald anzumerken:
> 
> |As to the cause of mass of elementary particles, the Higgs
> |mechanism in the framework of the relativistic Standard Model
> |is currently used.


https://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_mechanism
---------
In the Standard Model of particle physics, the Higgs mechanism is 
essential to explain the generation mechanism of the property "mass" 
for gauge bosons. Without the Higgs mechanism, all bosons 
(one of the two classes of particles, the other being fermions) 
would be considered massless, but measurements show that the
 W+, W-, and Z0 bosons actually have relatively large masses of 
around 80 GeV/c2.
----------

Diese Eichbosonen sind die Vermittler der schwachen Wechselwirkung.
Dass sie eine Masse haben erklaert die kurze Reichweite der schwachen Wechselwirkung.
Das Eichboson der elektromagnetischen Wechselwirkung ist das masselose Photon,
deshalb ist diese lang-reichweitig.
In dem Artikel wird nirgends erwaehnt dass der Higgs Mechanismus die Masse
von Elementarteilchen erklaert sondern nur die Reichweite der jeweiligen
Wechselwirkungen, naemlich der schwachen, und der starken Wechselwirkung:
https://en.wikipedia.org/wiki/Yang%E2%80%93Mills_theory
Und die Masse des Elektromagnetischen Feldes wegerklaeren tut er schon gar nicht,
dafuer ist er gar nicht zustaendig.



> 
>   .
> 
> |Wenn das Elektron unendlich klein ist, dann muss die
> |eigentliche Masse des Elektrons negativ sein und unendlich
> |gross, die Summe mit dem aeusseren Feld ist dann aber wieder
> |endlich.
> 
>   Die Ausdehnung (innere Struktur) von Atomen und später von
>   Protonen wurde wohl durch Streuexperimente gefunden, die eine
>   Konzentration der Masse an verschiedenen Stellen zeigten.

Wir reden hier von Elektronen. 
Protonen und Neutronen  
sind keine Punktladungen, sondern haben eine raeumlich verteilte Ladungsdichte.
Sie unterliegen auch der starken Wechselwirkung.

> 
>   Ich nehme an, daß man bei einem Elektron auf diese Weise einfach
>   keine Struktur oder Ausdehnung gefunden hat.

Bzw. die zu Verfuegung stehende Energie hat nicht ausgereicht um so 
weit nach innen vorzudringen um eine innere Struktur der Ladung nachzuweisen.


> 
>   Web:
> 
> |Those experiments indicate that the electron is symmetrical
> |and that if it has a size, it must be smaller than about
> |10^18 centimeters.

Das sind bestimmt 10^-18 cm.
D.h. eine Unendlichkeit fuer die Masse kann man daraus noch nicht schliessen,
sondern nur:

> 
> |To the limits of current technology, the electron behaves as
> |a point object with zero size.

Also etwa wie die Behauptung:
Weisse Zwerge sind punktfoermig im Rahmen der existierenden Teleskope.

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#150811

Stefan Ram wrote:
> 
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> writes:
> >In dem Artikel wird nirgends erwaehnt dass der Higgs Mechanismus die Masse
> >von Elementarteilchen erklaert
> 
>   Allerdings finde ich in einem Kapitel "Chapter 8 - Masses and
>   the Higgs Mechanism" (Buchtitel und Autorenname kenne ich nicht)
>   einen Abschnitt "8.6 Fermion Masses", in dem steht:
> 
> |Now that we have available the Higgs field in a SU(2)
> |doublet, it is possible to write a SU(2)-invariant
> |interaction of fermions with the Higgs field.
> ...
> |Thus the theory can now accommodate a non-zero electron mass.

Das kann sie tun.
Aber ohne die Theorie waere die Masse des Elektrons auch nicht Null wegen
der Energiedichte des Elektromagnetischen Feldes.


> 
>   . In einem anderen Text wird übrigens erklärt, daß der
>   Higgs-Mechanismus Ähnlichkeit mit der "elektromagnetischen
>   Masse" habe:
> 
> |The close conceptual relation between the effective mass of
> |electromagnetic quasiparticles and the Higgs (quasiparticle)
> |mechanism led one of its originators, Kibble, to write on
> |this theme in 1966 [43].
> ...
> |[43] T.W.B. Kibble, Refraction of Electron Beams by Intense
> |Electromagnetic Waves, Phys. Rev. Lett. 16, 1054 (1966),
> 
>   .
> 
> >>   Web:
> >> |Those experiments indicate that the electron is symmetrical
> >> |and that if it has a size, it must be smaller than about
> >> |10^18 centimeters.
> >Das sind bestimmt 10^-18 cm.
> 
>   Da ist wohl ein "-" verloren gegangen.
> 
> >D.h. eine Unendlichkeit fuer die Masse kann man daraus noch nicht schliessen,
> >sondern nur:
> >>|To the limits of current technology, the electron behaves as
> >>|a point object with zero size.
> >Also etwa wie die Behauptung:
> >Weisse Zwerge sind punktfoermig im Rahmen der existierenden Teleskope.
> 
>   Es ist für mich etwas schwierig, die Form des Elektrons von der
>   Form seiner Wahrscheinlichkeitswolke (Quadrat der Wellenfunktion) zu
>   trennen. Letztere ist in alle mir bekannten Fällen (z.B. Orbital in
>   einem Atom) ausgedehnt, da eine unendlich genaue Lokalisierung
>   eine unendliche Lokalisierungsenergie benötigen würde.

Letzteres ist die Antwort auf die Frage "wo ist das Elektron", nicht welche
Struktur hat das Elektron.
Bei sehr niedrigen Energien kann die Wellenfunktion des Elektrons sehr
ausgedehnt werden.


> 
>   Daneben muß man auch sagen, daß bei Verkleinerung der Größenordnungen
>   irgendwann einmal (Planck-Länge) der Bereich verlassen wird, in dem
>   die bekannte Vorstellung von Raum und Zeit noch gilt. 

Das liegt aber noch viele Groessenordnungen niedriger.
Die Planck Laenge liegt bei 10^-33 cm

> Vielleicht kann
>   man darunter gar nicht mehr ohne weiteres überhaupt noch von Längen
>   oder geometrischen Gebilden sprechen.

Kurze Laenge bedeutet hohe Energie, die man z.B. benoetigt um 2 Elektronen
so weit zu naehern.

> 
>   Einige Probleme, die sich aus Punktmassen ergeben, werden ja wohl in
>   der String-Theorie vermieden, weil Strings ausgedehnt sind.

Keine Ahnung.

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#150815

Stefan Ram wrote:
> 
> Carla Schneider <carla_schn@proton.me> writes:
> >Kurze Laenge bedeutet hohe Energie, die man z.B. benoetigt um 2 Elektronen
> >so weit zu naehern.
> 
>   Die Gravitation, welche man bei Elementarteilchen normalerweise
>   ignorieren kann, könnte bei hohen Energien und/oder
>   sehr kleinen Abständen relevant werden, so daß man eine
>   Quantentheorie der Grundkräfte benötigen würde, die auch die
>   Gravitation mit einbezieht, um zu beschreiben, was passiert.

Aber nur wenn es Punktmassen gibt. Wenn man zwei Punktmassen 
nahe genug aneinander bringt koennte die die Gravitationsanziehung 
relevante Energie liefern. Ich vermute aber dass es gar keine Punktmassen gibt, nur 
Punktladungen, die Masse dagegen sitzt wie die Felder im Raum verteilt drum herum.
In dem Fall wird die Gravitation nie relevant.




> 
>   So vermuten manche, daß sich im sehr Kleinen die Topologie
>   der Raumzeit in eine Art von Schaum verändern könnte, oder
>   bei Konzentration von hoher Energie auf kleinem Raum kleine
>   schwarze Löcher entstehen könnten.

Ja bei einer Konzentration von absurd viel Energie auf kleinem Raum,
um viele groessenordnungen mehr als z.B. bei einem Proton.


> 
>   Es war mir lange Zeit nicht richtig bewußt, aber wenn man sich einmal
>   die klassische Gravitationskraft "GMm/r²" ansieht, dann steht da "r²"
>   im Nenner. Das heißt, daß diese Kraft nicht nur dann groß wird, wenn
>   eine der Massen M und m groß wird, sondern auch, wenn "r" klein wird!

So ist es, aber eben nur bei Punktmassen.
Beim Elektron waere das unterhalb des klassischen E-Radius eine negative 
Masse die mit kleiner werdendem Abstand  immer groesser wird.
Wenn man 2 Elektronen einander naehert muesste daher unterhalb eines gewissen 
Abstands die Abstossung groesser werden als rein nach der Elektrostatik,
wenn das hier stimmt:

https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_mass
Aber mein Beispiel steht dort nicht...

> 
>   Bei der String-Theorie ergab sich, ohne daß man das reingesteckt
>   hatte, ein Teilchen mit einem Spin von 2 - genau den Spin, den
>   ein Graviton haben müßte. Deswegen sind manche so optimistisch,
>   daß die Spin-Theorie eine Theorie aller elementaren Kräfte
>   einschließlich der Gravitation liefern könnte.
Ist ja bisher nicht geschehen.

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