Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

7 frågor/svar hittade

Elektricitet-Magnetism [21240]

Fråga:
Hej! Fotonen är kraftbäraren för elektromagnetism. Innebär detta även den elektromagnetiska kraften eller bara den elektromagnetiska strålningen (ljus)? Är inte elektronerna en viktig del av elektromagnetisk kraft eftersom det är elektronerna som ger en elektrisk ström?
/Elin E, Lund

Svar:
Foton är ett kvantum av elektromagnetisk strålning. Energin hos en foton är proportionell mot frekvensen n: E = hn. Proportionalitetskonstanten h är Plancks konstant, Planck_constant . (Photon , foton )

Fotonen är även bäraren för den elektromagnetiska kraften. Kraften skapas genom utbyte av fotoner, se figuren nedan. Teorin kallas kvantelektrodynamik (QED), se fråga 20591 . QED är inte helt lätt att förstå, men den beskriver alla elektromagnetiska fenomen med stor noggrannhet.
/Peter E

Nyckelord: foton [6]; QED [7];

*

Partiklar [20591]

Fråga:
Om kvarkarna i en proton väger 12 MeV, hur kan protonen väga 938 MeV?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Kvarkarna som hålls ihop av gluoner påstås vara masslösa, hur kan de då komma sig att en proton väger 938 MeV medan men totala massan av kvarkarna den består av endast väger 12 MeV?
/Emil A, Rudbeck, Örebro

Svar:
Ja, det kan tyckas konstigt. Problemet är att protonen inte bara består av tre kvarkar. Den innehåller (se nedanstående figur från länk 1) även massor av gluoner. Gluonerna har färger, så de kan växelverka med varandra och bilda virtuella kvark-antikvark par. I figuren är de ensamma blå bollarna (markerade) de tre kvarkarna. Övriga bollar är kvark-antikvark par, och spiralerna är gluoner. I själva verket kommer huvuddelen av protonens massa från gluonerna och de virtuella kvark-antikvark paren.

Detta är liknande fenomentet i QED (se nedan) att vakuum har en energi som kommer från virtuella elektron-positron par, se fråga 11001 och Vacuum_energy .

Se även Proton#Quarks_and_the_mass_of_a_proton .

Kvantteorin för den elektromagnetiska växelverkan är QED och motsvarande teori för färgkraften (stark växelverkan) är QCD. Här är lite av vad Wikipedia säger om dessa:

QED
Kvantelektrodynamik (QED efter engelska Quantum electrodynamics) är en fysikalisk teori grundad på kvantfysik och elektrodynamik som kan sägas vara en tillämpning av kvantfältteori på elektromagnetiska fält.

Under 1940-talet hade Feynman, Schwinger och Tomonaga var för sig lyckats visa att elektromagnetismen kunde skrivas som en fullgod kvantteori. Problemet var att enligt den relativistiska kvantmekaniken kan partiklar skapas om man har tillräckligt med energi. Detta betyder att då man sprider en elektron mot en annan elektron kan man skapa t.ex. ett extra elektron-positronpar. Har man inte tillräckligt med energi kan man ändå skapa dem virtuellt, eftersom Heisenbergs osäkerhetsprincip säger att så länge detta par lever tillräcklig kort tid kan det skapas. Detta betyder att man måste behandla teorin som en mångpartikelteori, en kvantfältteori, där man kan skapa ett godtyckligt antal partiklar så länge detta inte strider mot osäkerhetsprincipen. (Kvantelektrodynamik )

QCD
Kvantkromodynamik eller QCD (från eng. quantum chromodynamics) är inom partikelfysiken den teoretiska beskrivningen av stark växelverkan. Den starka kraften binder samman kvarkar till protoner, neutroner och andra hadroner och den håller också samman atomkärnorna som dessa protoner och neutroner bygger upp. Kvantkromodynamiken är en kvantfältteori som på den fundamentala nivån beskriver hur kvarkar växelverkar genom att byta ut masslösa partiklar med spinn 1 som kallas gluoner. (Kvantkromodynamik )

Se även fråga 20647 .



/Peter E

Nyckelord: vakuum [9]; kvark [12]; gluoner [7]; QED [7];

1 http://cosmologyscience.com/cosblog/three-quarks-dont-add-up-to-one-proton-not-even-close/

*

Partiklar [19966]

Fråga:
Annihilation
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Om materia och antimateria träffar varandra bildas bara fotoner. Innebär detta att den minsta beståndsdelen i universum (all materia) är fotoner ? Då blir diskussionen om andra minsta beståndsdelar onödig eller ? Tex om det är kvarkar, strängar mm ? Allt består i grunden av fotoner ?
/Göran A, Kungsbacka

Svar:
Annihilation uppstår när en partikel möter en antipartikel, och materia transformeras till energi i någon form.

Annihilation avser processer där en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totala energin som frigörs då (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning (QED) och i vissa fall till nya subatomära partiklar (QCD). Partikeln och dess antipartikel har exakt motsatta kvanttal och deras summa försvinner, så att också den resulterande skurens nya partiklar har i sin helhet kvanttal som är lika med noll.

Sluttillståndet kan alltså förutom fotoner även innehålla t.ex. kraftförmedlingspartiklarna gluoner eller W/Z.

Nej, mörk materia kan inte vara fotoner eftersom dessa växelverkar med materia genom partiklarnas laddning. Själva definitionen av mörk materia är ju att den inte växelverkar med materia på annat sätt än genom gravitationen.

Se även fråga 12396 19254 och mörk materia .
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; mörk materia [17]; QED [7];

*

Ljud-Ljus-Vågor [19164]

Fråga:
Hawkingstrålning
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
hur kan ett svart hål som inte en släpper ut ljus släppa ifrån sig så kraftig energi som hawkingsstrålning?
/freddie h, kolsva

Svar:
Hawkingstrålning är en mycket svag strålning som Stephen Hawking hypotetiserat (ej bevisat) att svarta hål avger. Mekanismen utgörs av de partikel-antipartikel-par som kontinuerligt uppstår och försvinner i tomma rymden enligt kvantfysiken (se vakuumfluktuationer i fråga 11001 ). I normala fall förintas alltid dessa par omedelbart efter bildandet. Dock, om paret bildas precis på randen till det svarta hålet, vid händelsehorisonten, kan det hända att antipartikeln (eller partikeln) försvinner in i hålet, samtidigt som partikeln (antipartikeln) lyckas ta sig loss. (Hawkingstrålning )

Jag antar att vad du menar är varför partiklar men inte fotoner kan tunnla ut från ett svart hål.

Det finns ingen allmän teori som omfattar elektromagnetism (QED) och gravitation. Skillnaden mellan en partikel och en foton är att partikeln har vilomassa medan fotonen inte har det. En foton som försöker ta sig ut ur ett svart hål kommer att dopplerförskjutas mot längre våglängder så att den vid det svarta hålets händelsehorisont har oändlig våglängd, dvs energin noll. Det betyder att den inte längre existerar. Partikeln har emellertid åtminstone sin vilomassa, varför små svarta hål kan förlora energi genom hawkingstrålning, dvs genom att partiklar tunnlar genom gravitationsbarriären.

Se även spekulationer (inte nödvändigtvis korrekta) under länk 1 och Photon_sphere .
/Peter E

Nyckelord: svart hål [45]; QED [7];

1 http://physics.stackexchange.com/questions/46591/why-cant-light-escape-from-inside-event-horizon-of-black-holes
2 https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-57-how-will-black-holes-die-c85400781d0c

*

Elektricitet-Magnetism [16724]

Fråga:
Hej! Jag har funderat ett tag på hur fotoner kan vara kraftbärande partiklar (bosoner) till den elektromegnetiska kraften. Jag har försökt kolla upp detta och har kommit fram till att kraften förmedlas genom moln av virtuella fotoner runt elektroner eller andra laddade partiklar. Jag förstår dock fortfarande inte hur detta kan påverkar partiklar och ge upphov till fält. Är elektromagnetiska fält egentligen bara stora moln av virtuella fotoner? Varför ger detta upphov till inducerad spänning och ström?

Jag är mycket intresserad av pertikelfysik och skulel bli väldigt glad för svar. :)
/Charlie L, Danderyds Gymnasium, Danderyd

Svar:
Charlie! Du skall inte blanda ihop verkligheten med en modell av verkligheten. Den bild du talar om är Feynman-diagram som är en beräkningsmetod inom kvantfältteorin, uppfunnen av den amerikanske fysikern Richard Feynman. Man beskriver visserligen den elektromagnetiska kraften som ett utbyte av fotoner, men dessa är virtuella så man kan inte tilldela dem några egenskaper. Fysikaliska modeller är ofta matematiska beskrivningar av fenomen, men de får inte övertolkas.

Feynmandiagram är en summarisk framställning, motsvarande engelska artikel Feynman_diagram är mer detaljerad men också svår. Quantum_electrodynamics ger en bra historisk introduktion.

Lästips:
Feynman, Richard (2006). QED: the strange theory of light and matter. Princeton University Press. ISBN 0-691-12575-9.

Länk 1 innehåller fyra föreläsningar av Richard Feynman.
/Peter E

Nyckelord: kraftverkningar [9]; fysikalisk modell [11]; QED [7];

1 http://www.vega.org.uk/video/subseries/8

*

Elektricitet-Magnetism [11293]

Fråga:
Vad menas med att finstrukturkonstanten (1/137) ger den elektromagnetiska kraftens styrka mellan elektron och proton, och hur har detta värde erhållits? Vad är det exakta värdet?
/C-Anders K, Sollefteå

Svar:
Finstrukturkonstanten är kopplingskonstanten i den mest fullständiga teori vi har för elektromagnetismen, nämligen kvantelektrodynamiken (QED). Det är ett dimensionslöst tal som kan uttryckas i andra naturkonstanter:

a = e2/( 2eoh)

e = elementarladdningen
eo = dielektricitetskonstanten för vakuum
h = Plancks konstant

Det numeriska värdet är:

1/137.0359
/KS

Nyckelord: naturkonstant [7]; QED [7];

1 http://www.kunskapsbanken.su.se/VisaFraga.asp?Index=11758
2 http://www.mds.mdh.se/~cel97non/atomfysik/del3/AtPhysSwP3.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [127]

Fråga:
Hur kan reflektionslagen (r = i) förklaras på atomär nivå? En partikelmodell där fotonen liknas med en boll som studsar, känns som alltför ovetenskaplig förklaring i jämförelse med hur vi beskriver ljusets emission och absorbtion.
/

Svar:
Jag tycker inte att en enkel modell där fotonen liknas vid en boll som studsar är för enkel. Man kan ju göra en jämförelse med ett biljardbord där också reflektionslagen gäller.

Det finns mer avancerade förklaringar som bygger på kvantmekanik där de olika fotonerna interfererar med varandra. I denna teori kan man även elegant förklara dubbelspalten och gittret. Vill Du sätta Dig in i denna teori så läs den trevliga boken: QED The Strange Theory of Light and Matter. av Richard P. Feynman.

Nyckelord: ljusreflektion [17]; QED [7];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7513 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2020-09-25 16:52:40.

 

***


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.