QED - Paarbildung - Anfangsbedingungen?

[beta3]

Hi

Ich hätte mal da so eine kleine Frage, die mir hoffentlich wer beantworten kann, der Physik studiert(e):
Gibt es irgendwelche Anfangsbedingungen oder einen Auslöser für die Paarbildung?

nehmen wir folgendes an:
ein Photon hat die Energie von 1,022MeV (also 2x511KeV = 2xMasse von einem Elektron)
Löst jetzt irgendetwas die Paarbildung (die ein Elektron und ein Positron erzeugt) aus? Ist dieser Auslöser, falls es ihn gibt, selten oder oft?
Photonen können auch noch mehr Energie haben, also bedeutet es, dass dieser Paarbildungsprozess nicht immer ausgelöst wird und von irgendetwas abhaengt, oder? Oder ist alles nur eine reine Wahrscheinlichkeitsrechnung?

[Vicious]

Energie- und Impulserhaltung erzwingen die Anwesenheit eines weiteren Teilchens, in derem Coulomb-Feld die Reaktion stattfindet. Das kann man als Anfangsbedingung ansehen.

[Imperator Katarn]

Hi

Ich hätte mal da so eine kleine Frage, die mir hoffentlich wer beantworten kann, der Physik studiert(e):
Gibt es irgendwelche Anfangsbedingungen oder einen Auslöser für die Paarbildung?

nehmen wir folgendes an:
ein Photon hat die Energie von 1,022MeV (also 2x511KeV = 2xMasse von einem Elektron)
Löst jetzt irgendetwas die Paarbildung (die ein Elektron und ein Positron erzeugt) aus? man kann sich das eigentlich schon rein logisch überlegen, daß es einen solchen Auslöser geben muß:
stell dir mal ein Photon vor, das seit unbestimmter Zeit durch die Gegend schippert. Daß dieses dann irgendwann einfach so ganz plötzlich zur Paarbildung neigt, erscheint nicht plausibel.
Ein möglicher Auslöser ist die Begegnung mit einem anderen Teilchen, z.B. einem weiteren Photon oder einer elektrischen Ladung, wie von Vicious schon gesagt.

Ich traue dir allerdings zu, daß du gar nicht von der Paarbildung sprichst, sondern von der Photonen-Selbstenergie. Das zugehörige Feynman-Diagramm (in niedrigster Ordnung Störungsrechnung) enthält an einem Vertex eine Paarbildung.
Dazu bedarf es keines Auslösers, da es sich insbesondere gar nicht um einen Prozeß handelt: Anfangs- und Endzustand im Feynman-Graphen sind identisch, es passiert überhaupt nichts. Der Zeitpunkt, für den der Vertex steht, ist gewissermaßen völlig unbestimmt.

Ist dieser Auslöser, falls es ihn gibt, selten oder oft? der ist immer.

Photonen können auch noch mehr Energie haben, also bedeutet es, dass dieser Paarbildungsprozess nicht immer ausgelöst wird und von irgendetwas abhaengt, oder? wo ist da jetzt der Zusammenhang?

Oder ist alles nur eine reine Wahrscheinlichkeitsrechnung?ist die Frage so zu verstehen, daß du der Ansicht bist, daß wenn alles nur reine Wahrscheinlichkeitsrechnung sei, es dann keinen Auslöser gebe? Wenn ja: was veranlaßt dich zu dieser Ansicht?
Wenn du eine Ansammlung von N instabilen Atomkernen präparierst, kannst du für einen beliebig herausgegriffenen Kern nur Wahrscheinlichkeitsaussagen darüber machen wann er zerfallen wird. Die ganze Sache bedarf als Auslöser aber der Präparation der N Kerne. Wahrscheinlichkeitsrechnung und die Existenz eines Auslöser schließen einander also keineswegs aus.

[Imperator Katarn]

Energie- und Impulserhaltung erzwingen die Anwesenheit eines weiteren Teilchens, in derem Coulomb-Feld die Reaktion stattfindet. es muß nicht notwendigerweise eine elektrische Ladung mit einem Coulomb-Feld sein. Ein anderes Photon reicht auch schon.

[beta3]

Ich traue dir allerdings zu, daß du gar nicht von der Paarbildung sprichst, sondern von der Photonen-Selbstenergie. Das zugehörige Feynman-Diagramm (in niedrigster Ordnung Störungsrechnung) enthält an einem Vertex eine Paarbildung.
Dazu bedarf es keines Auslösers, da es sich insbesondere gar nicht um einen Prozeß handelt: Anfangs- und Endzustand im Feynman-Graphen sind identisch, es passiert überhaupt nichts. Der Zeitpunkt, für den der Vertex steht, ist gewissermaßen völlig unbestimmt.

habe von der Paarbildung gesprochen ;)



Das mit dem Auslöser wollte ich nur klären, da mir ein Lehrer sagte, es gäbe keine Auslöser und alles seien nur Wahrscheinlichkeiten, und weil ich mir das nicht vorstellen konnte, habe ich eben nachgefragt und gehofft hier welche zu finden, die sich besser in der Thematik auskennen, und hab jene auch gefunden

[Vicious]

es muß nicht notwendigerweise eine elektrische Ladung mit einem Coulomb-Feld sein. Ein anderes Photon reicht auch schon.

Kannst du dazu mal eine Quelle posten?

[Imperator Katarn]

Kannst du dazu mal eine Quelle posten?Mandl/Shaw: Quantenfeldtheorie
Ansonsten einfach mal nach Paarbildung googeln.

[Vicious]

Wenn ich da so in die Bücher schau, die ich hier stehen habe, liest sich das ein wenig anders. Im Feynman hab ich es auch nicht gefunden. Meist ist von Kernen die Rede, von bloßen Photonen nie. Ich werd wohl mal beim Mandl reinschaun müssen.

[Zool]

es muß nicht notwendigerweise eine elektrische Ladung mit einem Coulomb-Feld sein. Ein anderes Photon reicht auch schon.

Indirekt ist eine Ladung durch ein Photon immer vorhanden, da die Photonen die Übertrager der elektromagnetischen Kraft sind.

Auf jedenfall wird ein Stoßpartner für die Paarbildung benötigt und das kann ein Photon, Lepton oder Baryon sein. Neutrinos genügen nicht als Stoß- und Wechselwirkungspartner, entstehen aber bei der Paarbildung neben Elektron und Positron.

[Imperator Katarn]

Indirekt ist eine Ladung durch ein Photon immer vorhanden, da die Photonen die Übertrager der elektromagnetischen Kraft sind.oder auch nicht, da es zwei Arten elektrischer Felder gibt: Quellenfelder, bei denen die Feldlinien an Ladungen beginnen/enden, und Wirbelfelder, bei denen die Feldlinien geschlossene Kurven bilden. Photonen sind Quanten des Strahlungsfeldes, und das hat nur Wirbelfeldanteile ;)

Es war eine bedeutsame Entdeckung von Maxwell, daß das elektromagnetische Feld ein Eigenleben führt, das gänzlich unabhängig von der Anwesenheit elektrischer Ladungen ist. Es ist halt nur so, daß das EM-Feld mit anderen Feldern wechselwirkt (z.B. dem Elektronenfeld), und diese Wechselwirkung an eine Eigenschaft der Quanten dieser Felder geknüpft ist, welche elektrische Ladung genannt wird.

Auf jedenfall wird ein Stoßpartner für die Paarbildung benötigt und das kann ein Photon, Lepton oder Baryon sein.och, Paarbildung geht auch an einem externen Feld. Worauf es ankommt, sieht man wenn man sich das Feynman-Diagramm der Paarbildung (in niedrigster Ordnung) ansieht:
an dem einen Vertex geht von dem einlaufenden Photon ein virtuelles Teilchen oder Antiteilchen aus, das am zweiten Vertex mit einem anderen einlaufenden Teilchen (oder halt einem externen Feld) zusammentrifft. Es muß also etwas da sein, mit dem am zweiten Vertex eine Wechselwirkung stattfinden kann, und das muß etwas sein, woran das Feld, das dem dem zu bildenden Teilchen-Antiteilchen-Paar zugrundeliegt, koppelt.

Neutrinos genügen nicht als Stoß- und Wechselwirkungspartner, entstehen aber bei der Paarbildung neben Elektron und Positron.es gibt den Prozeß
Photon + Photon -> Elektron + Positron
Neutrinos treten also nicht notwendigerweise auf.