Energie

Aus was für Teilchen besteht denn die Energie, die beim Zusammenprall von Materie mit Antimaterie frei wird?

Es handelt sich dabei um Photonen oder Lichtquanten. Das sind keine eigentlichen Teilchen, sie besitzen aber Teilchencharakter. Trotz einer nicht vorhandenen Ruhemasse übertragen sie einen Impuls. Außerdem besitzen sie eine definierte Energieportion, die direkt proportional zur Frequenz des Lichtes ist: E ~ f. Für hohe Energien benötigt man Röntgen- oder Gammaquanten.

Und können Photon,unter bestimmter kinetischer Energie nur in Elektronen und Positr. umgewandelt  werden oder sagt die größe der k.Energie die Umwandlungsmöglichkeit aus??

Treffen 2 Photonen aufeinander, so kann bei ausreichender Energie immer nur ein passendes Paar entstehen, also Elektron und Positron (bei etwa 0,000.000.000.000.16 J) oder Proton und Antiproton (bei etwa 0,000.000.000.30 J). Letzteres entspräche zwei Gammaquanten der Frequenz 2,3 x 10²³ Hz. Normales (sichtbares) Licht hat nur etwa ein Milliardstel dieser Energie.

In Teilchenbeschleunigern wird derart energiereiche Strahlung erzeugt, indem man meist Protonen (also Wasserstoffkerne) auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und dann mit anderen Protonen oder Atomkernen zusammenprallen lässt. Dabei wird Energie in Form von Gammaquanten frei, aus der danach Protonen-Antiprotonenpaare werden können. Protonen und Antiprotonen trennt man dann über Magnetfelder voneinander und kann sie getrennt für weitere Experimente nutzen.

So z. B. auch zur Erzeugung von Antimaterie (Antiwasserstoff).

Achso.Könnte man sich das so vorstellen,dass die mittragende Energie (in Form von Geschwindigkeit)durch den Zusammenprall in einen Punkt so stark zusammen gepresst wird,das hochkomprimierte Energie(also Materie) entsteht?


Dann wollt ich noch fragen, was ist denn Wärmeenergie.Also die Wärme an sich selbst.Ist es einfach die Geschwindigtkeit und dadurch entstehende schnellere Reibung die dieses "Wärmegefühl" erzeugt?

Achso.Könnte man sich das so vorstellen,dass die mittragende Energie (in Form von Geschwindigkeit)durch den Zusammenprall in einen Punkt so stark zusammen gepresst wird,das hochkomprimierte Energie(also Materie) entsteht?

Das glaube ich nicht. Energie und Materie können ineinander umgewandelt werden. Womöglich ist Materie nur eine besondere Form von "relativ ruhender" Energie.

Dann wollt ich noch fragen, was ist denn Wärmeenergie.Also die Wärme an sich selbst.Ist es einfach die Geschwindigtkeit und dadurch entstehende schnellere Reibung die dieses "Wärmegefühl" erzeugt?

Wärme ist übertragene thermische Energie, die ein Körper aufnimmt oder abgibt. Wärmeübertragung ist ein Vorgang.

Thermische Energie ist hingegen die Summe aller kinetischen Energien aller Teilchen eines Körpers und proportional zur Temperatur (in Kelvin). Energie besitzen ist ein Zustand.

Danke schonmal.Hab aber irgendwie noch immer nicht verstanden ,was Wärme ist. Wenn ich jetzt Wärme spüre,was spür ich dann? Ist das ein Teilchen oder ist das die Geschwindigkeit ,mit der sich die Teilchen in meiner Umgebun berühren bzw. die schnellere Reibung die erzeugt wird?

Wärme kann durch Strömung (strömende Teilchen), Wärmeleitung (Kontakt mit Körper höherer Temperatur) oder Strahlung (elektromagnetische Wellen) übertragen werden. Was wir aus dem All empfangen, ist natürlich Strahlung. Die Wellenlänge liegt dabei oberhalb von 800 nm. Das können wir mit den Augen nicht sehen aber mit der Haut fühlen.

Wenn ich an einer Heizung Wärme spüre, ist das doch nicht die Gleiche , wie die, die ich durch die Photonen spüre oder?. Ich hab gelesen ,dass es elektromagnetische Wellen sind, die auch aus Photonen bestehen stimmt das, aus?

Es ist exakt die gleiche. Jedes Objekt mit einer gewissen Temperatur fängt an zu strahlen, mit steigender Temperatur in immer kürzeren Wellenlängen. Eine Heizung strahlt also infrarot, in einer Glühbirne reicht die Temperatur für sichtbares Licht etc.

Bei einer Heizung spürst du aber auch noch Wärme durch die Luftströmung.

Und jede elektromagnetische Welle besteht aus Photonen

Ich hatte auch vor kurzem in einem Buch gelesen, dass die Sonne 4 Mio. Tonnen kg Materie in der Sekunde verliehrt. Dies wird von der Sonne in Form von Strahlung ins All geschleudert (Sonnenwinde). Ist es den möglich das umgedreht zu tun? Also Energie in Materie? Eigentlich müsste es doch möglich sein, da kurz nach dem Urknall keine Materie existiert hat, erst im laufe der Jahre ist sie doch entstanden!?

Ja, das ist möglich, siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik)

Hallo,

du verwechselt da etwas. Der Sonnenwind ist keine EM-Strahlung (Photonen) sondern das sind "schnöde" (geladene) Materieteilchen, die von der Sonne wegströmen, also Atomkerne. Mit der Wandlung Energie --> Masse und umgekehrt hat das erst mal nichts zu tun.

@webquid

also heißt es, man könnte durch genug Energie Bsp. einen Kuchen herzaubern  (wenn man die genaue zusammensetzung kennt)

@Schlillrich

Aso, danke für die Aufklärung

Man kann damit Elementarteilchen erzeugen, nicht aber Atomkerne, Atome oder gar Moleküle. Die erzeugten Elementarteilchen sind sehr schnell. Außerdem entstehen dabei auch Antiteilchen, die bei Kontakt mit Teilchen wieder in Strahlungsenergie umgewandelt werden.

Der herbeigezauberte Kuchen bleibt ein Traum.

Hallo,

was ich nicht verstehe: bei der Annihilation entstehen aus einem Paar Neutrinos und Antineutrinos Photonen (also elektromagnetische Strahlung). Nun sagt Wikipedia, dass bei der Paarerzeugung aus "einem energiereichen" Photon auch ein Elektron-Positron erzeugt werden kann. Heißt dass, die Energie die ein einzelnes Photon trägt/ist/vermittelt kann variabel sein kann? Muss ja oder?  Wenn ich mir den Beitrag zur Photodesintegration durchlese, wo von einem Photon  mit einer "Frequenz größer als 10²¹ Hertz" gesprochen wird, frag ich mich, worauf sich "Frequenz" bei einem Photon bezieht? Für einen Nicht-Physiker ziemlich verwirrend 

naja ein Photon ist ein Teilchen, dessen Energie durch seine Wellenlänge bestimmt ist. (Welle-Teilchen-Dualismus).

Licht ist gleichzeitig eine Welle und ein Teilchenstrom. Die Energie eines Photons ist gegeben durch E=h*f wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist, und  f die Frequenz der Welle.
Vielleicht kannst du dir die Frequenz von Licht einfacher vorstellen, wenn man diese als den Quotienten c/lambda darstellt, also Lichtgeschwindigkeit/Wellenlänge.

Vermutlich ist es also so, dass es davon abhängt, wie viel Energie das Photon hat, welche Teilchen daraus entstehen könnten.

Vermutlich ist es also so, dass es davon abhängt, wie viel Energie das Photon hat, welche Teilchen daraus entstehen könnten.

Genau so ist es, die Energie des Photons muss mindestens die Ruhemasse der entstehenden Teilchen betragen (ist sie größer,  werden die entstehenden Teilchen mit kinetischer Energie ausgestattet, fliegen dann also weg)

Hier braucht man dann die berühmte Formel E=mc² um Energie und Masse ineinander umwandeln zu können

um das zu ergänzen: bei einer ausreichenden Energie einer Wechselwirkung (ein richtiger Zusammenstoss, obwohl ein gutes Model, ist es in der Größenordnung nicht mehr, sondern ein sehr naher Vorbeiflug mit einem entsprechenden Austausch an kräfteübertragenden Teilchen) kann man mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit aller Art Elemetarteilchen erzeugen auch deren antimateriele Vertretter. Es gibt jedoch einen Verdacht, dass in dieser Materie-Antimaterie-Paar erzeugung eine Leichte "Assymetire" besteht. Unsere Welt wird dafür als Beweisstück "A" angesehen.

 Aber ich schweife ab: Bei CERN in einem Zusammenstoss zweier hochenergetischer Protonen versucht man auf die Art z.B. relativ schwere Higs-Bosonen entstehen zu lassen, um diese zu vermessen. Das Problem dabei ist, dass die dafür notwendige Energie so hoch ist, dass man einen Teilchen-"Shower" Produziert: eine Vielzahl von wesentlich leichteren Elementarteilchen, die wiederum selbst so hochenergetisch sind, dass die andere noch leichtere Teilchen Produzieren. Die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung eines "schweren" Teilchens ist aber so gering, dass man sehr viel dieser Shower rausfiltern muss um dass gewünschte produziert haben zu können. Um das "Gewülst" zu filtern und gewünschte Teilchen zu vermessen, werden sehr große anstrengungen gemacht. ATLAS, CMS sind eingie der Großdetektor für diesen Zweck.


Proton Shower Simulation in der ERdatmosphäre