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ralfkannenberg
Anmeldedatum: 22.02.2006 Beiträge: 4788
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Verfasst am: 16.07.2009, 13:46 Titel: Frage zur kosmischen Strahlung |
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Hallo zusammen,
in der "In dem Verfassungsbeschwerdeverfahren und Verfahren auf Erlass einer einstweiligen Anordnung Schröter, Gabriele ./. Bundesrepublik Deutschland (LHC/CERN) (Aktenzeichen: 00612/08 Moe / WVR)" steht auf Seite 9f folgendes:
Zitat: | Die kosmische Höhenstrahlung, welche die „vergleichbaren“ Kollisionsprodukte
im Weltall erzeugen soll, ist ihrerseits bisher ebenfalls nur sehr wenig und im
Wesentlichen indirekt durch Spektrenmessung erforscht.
(...)
lassen zum anderen aber bereits jetzt
erkennen, dass eine Vergleichbarkeit mit den irdischen LHCLaborverhältnissen
in immer weitere Ferne rücken wird.
(...)
So heißt es auf der Startseite: „Das Ziel des Pierre Auger-Projekts ist die
Untersuchung der höchstenergetischen kosmischen Strahlung. Experimentelle
Beobachtungen von kosmischen Teilchen mit Energien von mehr als 10^20 eV
stellen ein fundamentales Rätsel der modernen Physik dar.“ |
Und daraus wird dann folgendes gefolgert:
Zitat: | Es kann also entgegen CERN keine Rede davon sein, dass die kosmische
Höhenstrahlung und mit ihr die „kosmischen Verhältnisse“ verlässlich erforscht
seien.
Jedenfalls sind sie nicht ansatzweise so ausreichend erforscht, dass man
daraus gar Analogien oder Vergleiche mit den irdischen LHC-
Laborverhältnissen ableiten könnte. |
Hierzu habe ich eine Frage an die Spezialisten:
Es ist zwar zutreffend, dass man nicht vollständig Kenntnis über die kosmische Strahlung hat, aber kosmische Strahlung ist ja letztlich nichts anderes als eine Ansammlung diverser Atomkerne (meist Wasserstoffkerne) bei verschiedenen Energiebereichen.
Diejenigen, die man kennt, d.h. über die bereits experimentelle Daten vorliegen, kann man doch für naturwissenschaftliche Aussagen nutzen, oder ?
Oder könnte es sein, dass irgendwelche andersenergetische Atomkerne möglicherweise anderer Ordnung das Verhalten der bekannten Atomkerne beim Aufprall auf die Luftmoleküle der Erde, beim Aufprall auf die Oberfläche des Mondes, beim Aufprall auf die äusseren Schichten der Sonne, beim Aufprall auf die Hülle eines Weissen Zwerges oder beim Aufprall auf die Oberfläche eines Neutronensternes beeinflussen können ?
Ich frage deswegen, weil es die Argumentation wesentlich vereinfacht, wenn man die bekannten Daten, d.h. die bekannten Partikel der kosmischen Strahlung, nutzen kann, und ich sehe eigentlich keinen Grund, warum dem nicht so sein sollte.
Freundliche Grüsse, Ralf |
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Orbit
Anmeldedatum: 29.09.2008 Beiträge: 1469
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Verfasst am: 16.07.2009, 14:28 Titel: |
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Zitat: | Ich frage deswegen, weil es die Argumentation wesentlich vereinfacht, wenn man die bekannten Daten, d.h. die bekannten Partikel der kosmischen Strahlung, nutzen kann, und ich sehe eigentlich keinen Grund, warum dem nicht so sein sollte. |
Hallo Ralf
Ich sehe auch keinen Grund. Immerhin forscht man auf diesem Gebiet jetzt schon seit acht Jahrzehnten.
Ich denke, man sollte sich ohnehin nicht auf solche Diskussionen mit diesen Leuten einlassen; denn deren Argumentation entgleist bereits bei viel elementareren Vorstellungen:
Zitat: | Die kosmische Höhenstrahlung, welche die „vergleichbaren“ Kollisionsprodukte im Weltall erzeugen soll, ist ihrerseits bisher ebenfalls nur sehr wenig und im Wesentlichen indirekt durch Spektrenmessung erforscht. |
Das meiste, was wir heute wissen, kann mit diesem Scheinargument in Frage gestellt werden. Spuren in Nebelkammern beispielsweise oder die digital aufgezeichneten Spuren in modernen Detektoren sind aus dieser Sicht nicht nur unzuverlässig, weil indirekt, sondern die meinen, es könnte alles ganz anders sein...
Orbit |
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Aragorn
Anmeldedatum: 23.06.2006 Beiträge: 1120
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Verfasst am: 16.07.2009, 14:36 Titel: |
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Die genaue Zusammensetzung der Erde ist auch nicht bekannt. Muß man daraus folgern, daß sie morgen zerbrechen und alles Leben ausgelöscht werden könnte?
Kein vernünftiger Mensch würde einen derartigen Zusammenhang herstellen.
Gruß Helmut |
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ralfkannenberg
Anmeldedatum: 22.02.2006 Beiträge: 4788
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Verfasst am: 16.07.2009, 14:49 Titel: |
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Aragorn hat Folgendes geschrieben: | Die genaue Zusammensetzung der Erde ist auch nicht bekannt. Muß man daraus folgern, daß sie morgen zerbrechen und alles Leben ausgelöscht werden könnte? |
Hallo Aragorn,
es ist womöglich noch schlimmer: Vielleicht werden am LHC gerade die Teilchen (von denen wir noch gar nichts wissen) versehentlich produziert, die den oben beschriebenen morgigen Weltuntergang verhindern !
Freundliche Grüsse, Ralf |
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Mac Mag
Anmeldedatum: 08.10.2008 Beiträge: 68
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Verfasst am: 16.07.2009, 14:57 Titel: |
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Hier sind mehrere Aspekte zu beachten:
- Fuer die Produktion von Teilchen hoher Masse ist die Schwerpunktsenergie pro
Nukleon entscheidend. Zwischen Eisen (A = 56) und Protonen (A=1) ergibt sich also
ein Faktor 56 in der Schwerpunktsenergie/A bei gleicher Gesamtenergie.
- Bei solch hohen Energien kann man die Teilchen (Protonen, Eisen, ...) letztendlich
als Buendel von Gluonen betrachten. Die Energieverteilung der Gluonen in Eisen ist nicht exakt die Gleiche wie die in einem Proton. Die Effekte sind jedoch relativ klein und nicht entscheidend fuer die Sicherheitsargumente.
- Der hohe Eisenanteil in der kosmischen Strahlung bestaerkt die Sicherheitsargumente, da damit auch Schwerionenstoesse, wie sie am LHC geplant sind ,in der Natur vorkommen (Stichwort: Quark Gluon Plasma und Strangelets)
MfG Mac Mag |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 17.07.2009, 14:54 Titel: |
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Hallo!
Ich halte insgesamt wenig davon, solche Themen mit Analogieschlüssen zu behandeln.
Bevor man nicht z.B. zwei Bleikerne mit entsprechenden Geschwindigkeiten aufeinander geschossen hat, "weiss" man nicht, was dabei herauskommen wird.
Man könnte sich aber um Methoden zur Quantifizierung bemühen und dann schauen, wieweit die resultierenden Quantifizierungen vergleichbar sind.
===
Wenn es um Quantenmechanik geht, ist die erste Gleichung, die mir in den Sinn kommt, diese
$i \hbar \frac{\partial}{\partial t} \Psi(\vec{r},t) = \hat{H}\Psi(\vec{r},t)$
also die Schrödinger Gleichung ("SG") - hier in Ortsdarstellung; für unsere Zwecke hier könnte die Impulsdarstellung besser geeignet sein.
===
Etwas Info dazu:
Jenes "$\Psi$" bringt einen i.A. noch nicht wirklich weiter, aber
$|\Psi|^2$ = $\Psi^* \cdot \Psi$ ist die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte
($\Psi^*$ bezeichnet die Konjugierte von $\Psi$)
Da das Teilchen "irgendwo" sein muss, muss
$\int_{\mathbb{R}^3}^{} |\Psi(\vec{r},t)|^2 d^3\vec{r} = 1$
gelten (Normierungsbedingungen für "$\Psi$").
Wirklich interessent wird's dann, wenn man zudem folgende Eigenschaft hinsichtlich einer Observable $X$, ihrem Erwartungswert $\langle X \rangle$ und ihrem zugerörigen Operator $\hat{X}$ nutzt :
$\langle X \rangle = \int_{\mathbb{R}^3}^{} \Psi^*(\vec{r},t) \cdot (\hat{X}\Psi(\vec{r},t)) d^3\vec{r}$
===
Im vorliegenden Fall von CR/LHC - Ensembles interessant sind Mehrteilchen-Ensemble; nämlich
- H+/H+
- H+/N resp H+/O
- Fe/N resp Fe/O
- Pb/Pb resp H+/Pb (ich hab in der CERN-Papiere gerade nicht gefunden, was genau mit den Bleionen passieren wird, vlt kennt jemand eine Quelle für eine genaue Versuchsbeschreibung?)
Das als 2-Teilchen-Ensemble zu betrachten wäre sehr grob; wir müssten mindestens der Nukleonen, am besten die Quarks darin als einzelne "Teilchen" in die SG bringen.
===
Es empfiehlt sich ferner, hier nicht bei Null anzufangen, sondern Papers zu verwerten. die dazu bereits existieren.
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Just my 2 cents dazu für heute.
Grüsse,
Solkar |
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Orbit
Anmeldedatum: 29.09.2008 Beiträge: 1469
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Verfasst am: 17.07.2009, 15:02 Titel: |
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Zitat: | Das als 2-Teilchen-Ensemble zu betrachten wäre sehr grob; wir müssten mindestens der Nukleonen, am besten die Quarks darin als einzelne "Teilchen" in die SG bringen. |
Das hat und 'nomad' auf astronews letztes Jahr auch schon vorgerechnet. |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 17.07.2009, 15:04 Titel: |
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Orbit hat Folgendes geschrieben: | Das hat und 'nomad' auf astronews letztes Jahr auch schon vorgerechnet. |
Falls Du Quellen hast - immer nur her damit!
Grüsse,
Solkar |
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Orbit
Anmeldedatum: 29.09.2008 Beiträge: 1469
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 17.07.2009, 15:25 Titel: |
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Danke, Orbit aber jene Diskussion wurde von allen Beteiligten, zum Teil explizit, auf einem allgemeinverständlichen Niveau gehalten.
Die SG auf das Thema loszulassen, würde in einem grösseren Formalismus resultieren. Vorarbeiten in der Hinsicht würden mich interessieren.
Grüsse,
Solkar |
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Mac Mag
Anmeldedatum: 08.10.2008 Beiträge: 68
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Verfasst am: 17.07.2009, 17:37 Titel: |
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Hallo Solkar,
Zitat: |
also die Schrödinger Gleichung ("SG") - hier in Ortsdarstellung; für unsere Zwecke hier könnte die Impulsdarstellung besser geeignet sein ...
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Leider kann man mit der SG in diesem Zusammenhang ueberhaupt nichts anfangen:
- Die SG beruecksichtigt keine Teilchenproduktion
- Versucht man sie auf relativistische Energien zu erweitern merkt man schnell, dass sie die Kausalitaet verletzt
Wie waer's mit etwas Quantenfeldtheorie ?
Ansonsten zB
K. Yagi et. al, "Quark Gluon Plasma", Cambridge Monographs on Particle Physics
MfG Mac Mag |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 17.07.2009, 17:55 Titel: |
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Hallo Mac Mag!
Mac Mag hat Folgendes geschrieben: | Leider kann man mit der SG in diesem Zusammenhang ueberhaupt nichts anfangen:
- Die SG beruecksichtigt keine Teilchenproduktion
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Die Produktion will ich hier auch gar nicht betrachten - Ich will lediglich die Wellenfunktionen für die Ensembles vergleichen.
Einfachster Ansatz zur Verdeutlichung
$\Psi_i \equiv f_i(\vec{\eta}) \cdot e^{g_i(\vec{\eta})}$
Wenn $f_i$ und $g_i$ sich in die entsprechenden Funktionen für ein zweites Ensemble ("j") Taylor-entwickeln liessen, hätte man ein gutes Kriterium für Vergleichbarkeit
Zitat: | K. Yagi et. al, "Quark Gluon Plasma", Cambridge Monographs on Particle Physics | Ich hatte jetzt eigentlich nicht vor, gleich darüber zu promovieren,
aber darüber
Zitat: | Versucht man sie auf relativistische Energien zu erweitern merkt man schnell, dass sie die Kausalitaet verletzt |
würde ich durchaus gerne mehr lesen.
Grüsse,
Solkar |
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Mac Mag
Anmeldedatum: 08.10.2008 Beiträge: 68
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Verfasst am: 17.07.2009, 18:26 Titel: |
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Zitat: |
würde ich durchaus gerne mehr lesen.
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Kausalitaet geht schon beim einfachsten Beispiel schief. Teilchen bewegt sich von x nach y (4-Vektoren)
Die Amplitude ist
U = {y| exp(-iHt) |x} = {y| exp(-it sqrt(p^2+m^2) |x}
Dies laesst sich "leicht" ausrechnen und man erhaelt einen Wert ungleich 0 fuer
Vektoren y die ausserhalb des Lichtkegels von x liegen ...
Zitat: |
Ich will lediglich die Wellenfunktionen für die Ensembles vergleichen.
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Auch im Eingangszustand muss von Vielteilchenuebergaenge beruecksichtigem.
Google mal unter Parton Density Function und Scaling Violation.
MfG |
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Solkar
Anmeldedatum: 29.05.2009 Beiträge: 293
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Verfasst am: 17.07.2009, 18:48 Titel: |
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Mac Mag hat Folgendes geschrieben: | Teilchen bewegt sich von x nach y (4-Vektoren)
[...]
Die Amplitude ist U = {y| exp(-iHt) |x} = {y| exp(-it sqrt(p^2+m^2) |x}
Vektoren y die ausserhalb des Lichtkegels von x liegen ...
[...]
Auch im Eingangszustand | (Boldface von mir)
Täusch ich mich oder könnte man beide Schwierigkeiten vermeiden, wenn man sich auf stationäre Lösungen beschränkt?
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Ich bin mit mit meiner Idee übrigens nicht "verheiratet", wenn Du aus der Quantenfeldtheorie einen anderen Ansatz kennst, dann können wir gerne jenen durchrechnen.
Nur fände ich es wichtig überhaupt mal eine Quantifierung der Phänomene zu betreiben.
Grüsse,
Solkar |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008 Beiträge: 1538
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Verfasst am: 17.07.2009, 19:28 Titel: |
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Solkar hat Folgendes geschrieben: |
Nur fände ich es wichtig überhaupt mal eine Quantifierung der Phänomene zu betreiben.
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Hallo Solkar,
warum betrachten wir dazu nicht einfach die zugehörige Streumatrix. Mit Hilfe dieser Matrix können die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen den quantenmechanischen Anfangs- und Endzuständen aller Teilchen, die am Streuprozess teilnehmen, berechnet werden.
Ein Vorteil dieser Methode ist, dass man sie sowohl auf die Schrödingergleichung anwenden kann (quasi als Vorübung) oder mit Berücksichtigung der SRT auf die Dirac-Gleichung. Die Theoretiker am CERN machen letztlich ja auch nichts anderes, allerdings unter Berücksichtigung ziemlich vieler Details und natürlich alles streng relativistisch.
Für die S-Matrix gibt es zudem die Bornsche Näherung und man kommt dabei im Falle der Dirac-Gleichung auch gleich zu den bekannten Feynman-Graphen. Sag einfach, mit welchem Vorwissen Du anfangen willst und welches Ziel Du als vertretbar, bzw. wünschenswert hältst.
Standardliteratur für den Einstieg: Cohen-Tannoudji, "Quantenmechanik", Band 1+2.
MfG |
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