Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
5 frågor / svar hittades
Fråga:
Enligt osäkerhetsprincipen kan det uppstå kvantfluktuationer i vakuum,
vilket kan leda till bildandet av t ex ett elektron/positron-par.
De bildas genom att "låna" energi, för att sedan returnera den igenom
genom att annihileras nästan direkt igen.
Hur förklarar man att annihileringen av partiklarna som skapas genom
kvantfluktuation inte resulterar i emission av 2 fotoner, som vid
annihilation i vanliga fall ? .. Jag har inte lyckats bekräfta att
det _inte_ gör det, men som jag ser det skulle det strida mot
energilagarna... det skulle alltså då bokstavligen uppstå energi ur intet.
Har jag missat något eller ?
/Martin S, jobbar, Malmö 2002-04-03
Enligt osäkerhetsprincipen kan det uppstå kvantfluktuationer i vakuum,
vilket kan leda till bildandet av t ex ett elektron/positron-par.
De bildas genom att "låna" energi, för att sedan returnera den igenom
genom att annihileras nästan direkt igen.
Hur förklarar man att annihileringen av partiklarna som skapas genom
kvantfluktuation inte resulterar i emission av 2 fotoner, som vid
annihilation i vanliga fall ? .. Jag har inte lyckats bekräfta att
det _inte_ gör det, men som jag ser det skulle det strida mot
energilagarna... det skulle alltså då bokstavligen uppstå energi ur intet.
Har jag missat något eller ?
/Martin S, jobbar, Malmö 2002-04-03
Svar:
Du har fattat allt rätt. Sluttillståndet måste bevara energi och rörelsemängd.
Från början var energin 0, i sluttillståndet är energin också 0.
Det finns helt enkelt ingen energi över att bilda fotoner med.
Betydelsen av fenomenet är att under den korta tid partiklarna existerar
(man kallar dem virtuella partiklar),
hinner de påverka egenskaperna hos vakuum.
/KS 2002-04-03
Du har fattat allt rätt. Sluttillståndet måste bevara energi och rörelsemängd.
Från början var energin 0, i sluttillståndet är energin också 0.
Det finns helt enkelt ingen energi över att bilda fotoner med.
Betydelsen av fenomenet är att under den korta tid partiklarna existerar
(man kallar dem virtuella partiklar),
hinner de påverka egenskaperna hos vakuum.
/KS 2002-04-03
I vissa äventyrsfilmer kan man höra smällar från explosioner när det utkämpas rymdkrig. Varför är detta felaktigt?
Gymnasium: Ljud-Ljus-VÃ¥gor - vakuum [17682]
Fråga:
Min fråga är, i vissa äventyrsfilmer kan man höra smällar från vapen och explosioner när det utkämpas rymdkrig. När detta sker har filmskaparna gjort ett stort misstag. Förklara varför??
Önskar hjälp med ett svar och gärna någon sidhänvisning.
/Filippa W, Holavedskolan, Tranås 2011-02-10
Min fråga är, i vissa äventyrsfilmer kan man höra smällar från vapen och explosioner när det utkämpas rymdkrig. När detta sker har filmskaparna gjort ett stort misstag. Förklara varför??
Önskar hjälp med ett svar och gärna någon sidhänvisning.
/Filippa W, Holavedskolan, Tranås 2011-02-10
Svar:
Filippa! Därför att filmmakarna inte kan fysik :-). Du menar antagligen varför hörs inget? Ljudet transporteras genom tryckvariationer i luften. I rymdens vakuum (tomrum) finns inga molekyler, och följaktligen inga tryckvariationer. Nedanstående video visar detta tydligt.
Här finns dokumenterat att ljud kräver ett medium: LjudFysiska_egenskaper
/Peter E 2011-02-10
Filippa! Därför att filmmakarna inte kan fysik :-). Du menar antagligen varför hörs inget? Ljudet transporteras genom tryckvariationer i luften. I rymdens vakuum (tomrum) finns inga molekyler, och följaktligen inga tryckvariationer. Nedanstående video visar detta tydligt.
Här finns dokumenterat att ljud kräver ett medium: LjudFysiska_egenskaper
/Peter E 2011-02-10
Om coulombkraften går som 1/r2 borde den gå mot oändligheten när avståndet r går mot noll
Gymnasium: Elektricitet-Magnetism - vakuum [18673]
Fråga:
Hej!
Kraftverkan mellan laddade partiklar är proportionell mot 1/(r^2) och finns därmed hur långt som helst från en laddning. Men omvänt måste den, kraften, bli oerhört stor mellan två laddningar som är nära varandra,en proton och en elektron exempelvis. Men stämmer detta, en neutron klarar ju inte av att hålla ihop de två laddningarna ens inom samma nukleon/partikel! Den svaga kärnkraften/växelverkan är där starkare än Coulombkraften. Finns det således en begränsning på korta avstånd för Coulombs lag? Var går den gränsen?
/Thomas Ã, Knivsta 2012-05-09
Hej!
Kraftverkan mellan laddade partiklar är proportionell mot 1/(r^2) och finns därmed hur långt som helst från en laddning. Men omvänt måste den, kraften, bli oerhört stor mellan två laddningar som är nära varandra,en proton och en elektron exempelvis. Men stämmer detta, en neutron klarar ju inte av att hålla ihop de två laddningarna ens inom samma nukleon/partikel! Den svaga kärnkraften/växelverkan är där starkare än Coulombkraften. Finns det således en begränsning på korta avstånd för Coulombs lag? Var går den gränsen?
/Thomas Ã, Knivsta 2012-05-09
Svar:
Det är korrekt att man får problem vid små avstånd r för en laddad partikel som är punktformig, t.ex. en elektron eller en kvark. Man har löst detta genom vad som kallas vakuumpolarisation, seVacuum_polarization .
Vakuumpolarisation innebär att de virtuella elektroner/positroner som finns i vakuum, se fråga [11001], repelleras/attraheras av fältet från en elektron. Vakuum fungerar alltså som ett dielektrium som polariseras och därmed försvagar fältet. På så sätt blir man av med problemet att fältstyrkan nära en elektron går mot oändligheten.
Se fråga [3931] för information om den starka kärnkraften och asymptotisk frihet.
/Peter E 2012-05-09
Det är korrekt att man får problem vid små avstånd r för en laddad partikel som är punktformig, t.ex. en elektron eller en kvark. Man har löst detta genom vad som kallas vakuumpolarisation, se
Se fråga [3931] för information om den starka kärnkraften och asymptotisk frihet.
/Peter E 2012-05-09
Om kvarkarna i en proton väger 12 MeV, hur kan protonen väga 938 MeV?
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 2017-05-06
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 2017-05-06
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] ochVacuum_energy .
Se ävenProtonQuarks_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].
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
Se även
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:
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
)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].
Om vakuum och virtuella partiklar.
Gymnasium: Materiens innersta-Atomer-Kärnor - Heisenbergs obestämdhetsrelation, kvantmekanik, vakuum [21164]
Fråga:
Hej!
I vakuum bildas och förintas ständigt partiklar, materia och antimateria, och det sker så snabbt att vi inte "ser det".
Hur snabbt är det? Är det ett mättekniskt problem eller ett principiellt? (Kan vi någonsin kolla om modellen stämmer?)
/Thomas Ã, Knivsta 2019-12-21
Hej!
I vakuum bildas och förintas ständigt partiklar, materia och antimateria, och det sker så snabbt att vi inte "ser det".
Hur snabbt är det? Är det ett mättekniskt problem eller ett principiellt? (Kan vi någonsin kolla om modellen stämmer?)
/Thomas Ã, Knivsta 2019-12-21
Svar:
Virtuella partiklar kan inte observeras direkt - endast indirekt, se nedan. Det du beskriver kallas vakuumfluktuationer. Dessa möjliggöres av Heisenbergs obestämdhetsrelation:
Heisenbergs obestämdhetsrelation är en fundamental del av kvantmekaniken, se länk 1. Den medför en grundläggande obestämbarhet i samtidig mätning av position/rörelsemängd eller energi/tid:
Dx Dp = &8463;/2 = h/(4p) (1)
DE Dt = &8463;/2 = h/(4p) (2)
Där h är Plancks konstant 6,626·10&8722;34 J·s (Plancks_konstant)
Det är konstantens litenhet (h är mycket nära noll) som gör att obestämdheten bara märks för kvantmekaniska system.
Ja, obestämdhetsrelationen är mycket väl etablerad, så här hade Einstein fel! Det mest direkta beviset är att man kan mäta vidd (energiosäkerhet) och livstid (tidsosäkerhet) för atomära och nukleära system, och dessa uppfyller sambandet (2) ovan.
Man kan observera osäkerheten i energi för kortlivade tillstånd som uppvisar en ändligt vidd, se länk 2 och fråga [19253].
Existensen av vakuumfluktuationer bekräftas av Casimireffekten som är en makroskopisk effekt orsakad av kvantmekanik, se Casimireffekten.
Se ävenVacuum_state .
/Peter E 2019-12-22
Virtuella partiklar kan inte observeras direkt - endast indirekt, se nedan. Det du beskriver kallas vakuumfluktuationer. Dessa möjliggöres av Heisenbergs obestämdhetsrelation:
Dx Dp = &8463;/2 = h/(4p) (1)
DE Dt = &8463;/2 = h/(4p) (2)
Där h är Plancks konstant 6,626·10&8722;34 J·s (Plancks_konstant
)Det är konstantens litenhet (h är mycket nära noll) som gör att obestämdheten bara märks för kvantmekaniska system.
Ja, obestämdhetsrelationen är mycket väl etablerad, så här hade Einstein fel! Det mest direkta beviset är att man kan mäta vidd (energiosäkerhet) och livstid (tidsosäkerhet) för atomära och nukleära system, och dessa uppfyller sambandet (2) ovan.
Man kan observera osäkerheten i energi för kortlivade tillstånd som uppvisar en ändligt vidd, se länk 2 och fråga [19253].
Existensen av vakuumfluktuationer bekräftas av Casimireffekten som är en makroskopisk effekt orsakad av kvantmekanik, se Casimireffekten
.Se även
/Peter E 2019-12-22
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida frÃ¥n NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar