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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #11  
Alt 11.10.21, 11:10
Bernhard Bernhard ist offline
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Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.661
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Oder übersehe ich etwas?
Ausgehend von Photonen (sind ja auch ihre eigenen Antiteilchen) würde ich davon ausgehen, dass Majorana-Neutrinos nicht annihilieren.

Dreht man den Zeitpfeil für diesen Prozesse um, gibt es dann auch keine Paarerzeugung.
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Freundliche Grüße, B.
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  #12  
Alt 11.10.21, 11:11
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Registriert seit: 04.10.2014
Beiträge: 2.659
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Beziehungsweise unmöglich (?), falls Neutrinos Majorana-Fermionen sind: https://de.wikipedia.org/wiki/Majorana-Fermion
Ich habe die von mir skizzierten Prozesse nicht dahingehend untersucht, ob sie aufgrund von Symmetrien der Matrixelemente exakt verschwinden. Ich denke das aber nicht.

Für Majorana-Spinoren siehe Hawkwind.

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Ausgehend von Photonen (sind ja auch ihre eigenen Antiteilchen) würde ich davon ausgehen, dass Majorana-Neutrinos nicht annihilieren.
Das verstehe ich nicht.

Mit Photonen hat das nichts zu tun, das sind Spin-1-Bosonen, die Vertizes sehen völlig anders aus. Außerdem müsstest du die Symmetrie der Vertizes aller Diagramme betrachten, um den Prozess ausschließen.

Oder übersehe ich etwas?

Zwei Photonen sowie ein Neutrino-Antineutrino-Paar können dich beide zu den Quantenzahlen des Vakuums koppeln, oder?
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.

Geändert von TomS (11.10.21 um 11:15 Uhr)
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  #13  
Alt 11.10.21, 11:12
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Registriert seit: 22.07.2010
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Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Da von einem Photonenpaar die Rede war, hatte ich den überhaupt nicht auf dem Schirm. Aber du hast recht, mitbringen weiteren Teilchen (Kern) als Zuschauer und zur Sicherstellung der Impulsbilanz funktioniert das natürlich.
Stimmt natürlich: wegen Kinematik braucht man ein zweites Photon.
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  #14  
Alt 11.10.21, 11:25
Bernhard Bernhard ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 14.06.2017
Beiträge: 1.661
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Das verstehe ich nicht.
Wenn Neutrinos Majorana-Fermionen sind, wäre eine Annihilation nicht mehr von einem direkten Zerfall von Neutrinos in Photonen zu unterscheiden.

Das wäre mMn schon ein sehr ungewöhnlicher Prozess. Aber gut, wer weiß ...
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Geändert von Bernhard (11.10.21 um 11:33 Uhr)
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  #15  
Alt 11.10.21, 11:57
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.649
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Ausgehend von Photonen (sind ja auch ihre eigenen Antiteilchen) würde ich davon ausgehen, dass Majorana-Neutrinos nicht annihilieren.

Dreht man den Zeitpfeil für diesen Prozesse um, gibt es dann auch keine Paarerzeugung.
Nun ja, die entsprechende Lagrangedichte enthält auch für Majorana-Neutrinos die Terme für Lepton-Neutrino-W-Kopplungen. Hast du 2 von diesen Vertizes in einem Diagramm (wie z.B. in meinem oben), dann kannst du in einem Prozess natürlich auch 2 Majorana-Neutrinos erzeugen.

---

Aber es ist auch Paarerzeugung aus einem Z möglich, die Lagrangedichte enthält einen Z-2neutrino-Term,
siehe z.B. (2) in

https://arxiv.org/pdf/hep-ph/9311257.pdf

Geändert von Hawkwind (11.10.21 um 12:03 Uhr)
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  #16  
Alt 11.10.21, 12:20
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Registriert seit: 04.10.2014
Beiträge: 2.659
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Man findet diverse Veröffentlichungen, u.a. zur Neutrino-Paarerzeugung in Sternen, auch für Majorana-Neutrinos.

Der von Hawkwind zuletzt genannte Zerfall wäre wieder dritter Ordnung / one-fermion-loop

2γ → f + f-bar → Z° → ν + ν-bar

(Den hatte ich übersehen)
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  #17  
Alt 11.10.21, 12:30
Bernhard Bernhard ist offline
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Beiträge: 1.661
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Der von Hawkwind zuletzt genannte Zerfall wäre wieder dritter Ordnung / one-fermion-loop

2γ → f + f-bar → Z° → ν + ν-bar

(Den hatte ich übersehen)
OK. Sehr gut. Aber gehört der auch zu der aufgeworfenen Fragestellung? Bei diesem Prozess werden ja gemäß Skizze immer auch Paare von e- und e+, (bzw. mu-/mu+, tau-/tau+) erzeugt.

Im Thema geht die Frage aber nach den eher niederenergetischen Möglichkeiten, wo dann nur noch Neutrinos und Photonen beteiligt sind.

Entschuldigt bitte die "Erbsenzählerei", aber man muss es doch nicht komplizierter machen, als benötigt. Oder?
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  #18  
Alt 11.10.21, 12:33
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Beiträge: 2.649
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
OK. Sehr gut. Aber gehört der auch zu der aufgeworfenen Fragestellung? Bei diesem Prozess werden ja gemäß Skizze immer auch Paare von e- und e+, (bzw. mu-/mu+, tau-/tau+) erzeugt.
...
Aber nein! Wo siehst du denn auslaufende, geladene Leptonen in "unseren" Prozessen?
---
Das sind immer nur "innere" Linien wie das Elektron in meinem handgemalten Diagramm oben.

Geändert von Hawkwind (11.10.21 um 12:53 Uhr)
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  #19  
Alt 11.10.21, 12:56
Bernhard Bernhard ist offline
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Beiträge: 1.661
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Aber nein! Wo siehst du denn auslaufende, geladene Leptonen in "unseren" Prozessen?
EDIT: Du hast doch im ersten Schritt ein W+ und ein W- gezeichnet, und die zerfallen notwendigerweise in je ein geladenes Lepton + Antineutrino.

Ich hatte übersehen, dass die geladenen Leptonen wieder annihilieren können.
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Freundliche Grüße, B.

Geändert von Bernhard (11.10.21 um 13:00 Uhr)
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  #20  
Alt 11.10.21, 13:02
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Beiträge: 2.659
Standard AW: Wie energiereich muss ein Photon sein, um sich in Materie zu wandeln?

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Aber gehört der auch zu der aufgeworfenen Fragestellung? Bei diesem Prozess werden ja gemäß Skizze immer auch Paare von e- und e+, (bzw. mu-/mu+, tau-/tau+) erzeugt.
Nein, wie gesagt, die Leptonen-Paare treten nur in internen Schleifen auf, nie als auslaufende Teilchen

Im letzten Prozess werden sie aus dem Photon-Paar erzeugt, annihilieren zu einem Z°, dass dann in ein Neutrino-Antineutrino-Paar zerfällt.

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Im Thema geht die Frage aber nach den eher niederenergetischen Möglichkeiten, wo dann nur noch Neutrinos und Photonen beteiligt sind.
Da die virtuellen Leptonen off-shell sind, kann in

E² - p² = m²

das m² ungleich Ruhemasse zum Quadrat sein, insbs. m² ~ 0.

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Entschuldigt bitte die "Erbsenzählerei", aber man muss es doch nicht komplizierter machen, als benötigt. Oder?
Muss man.

Man hat ein einlaufendes Photonen- und ein auslaufendes Neutrino-Antineutrino-Paar. Da letztere nicht direkt an die Photonen koppeln, muss irgendwas * dazwischen eingeschoben werden.

A) Bei

2γ → * → 2γ

ist das ein Fermion-Propagator (f geladen!) zwischen den beiden Photonen (der zur Fermion-Box geschlossen wird), weil kein direkter 2-γ-Vertex existiert und die Photonen in erster Ordnung nicht miteinander wechselwirken (Elektrodynamik im Vakuum: strikt linear, d.h. keine Licht-Licht-WW)

B) Bei

2γ → * → f + f-bar

ist das in niedrigster Ordnung wieder der durchlaufende Fermion-Propagator (f geladen!, Crossing des Compton-Diagramms; wiederum existiert kein 2-γ-Vertex).

C) Bei

2γ → * → ν + ν-bar

kann mittels * nicht direkt ein ν-Propagator zwischen den Photonen eingeschoben werden, da das Photon nicht an das Neutrino koppelt; es gibt keinen γ-ν-Vertex. Hier ist eine von mehreren Möglichkeiten eben ein virtuelles Paar f + f-bar (f geladen!) mit einen Fermion-Propagator wie bei (B), wobei das Paar dann zu Z° annihiliert. Warum Z°?; weil das im Gegensatz zum Photon an das Neutrino koppelt.

Du kannst selbst alle Möglichkeiten durchprobieren:

https://commons.wikimedia.org/wiki/F...l_Vertices.pdf


Da jedoch im auslaufenden Zustand f + f-bar und ν + ν-bar zu den selben Quantenzahlen koppeln können, sehe ich keinen Grund, dass diese Diagramme allesamt verboten sind.
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Geändert von TomS (11.10.21 um 13:14 Uhr)
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