[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/renninger-experiment-mit-negativem-ergebnis-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/renninger-experiment-mit-negativem-ergebnis-wikipedia\/","headline":"Renninger-Experiment mit negativem Ergebnis – Wikipedia","name":"Renninger-Experiment mit negativem Ergebnis – Wikipedia","description":"before-content-x4 In der Quantenmechanik ist die Renninger-Experiment mit negativem Ergebnis ist ein Gedankenexperiment, das einige der Schwierigkeiten beim Verst\u00e4ndnis der","datePublished":"2020-12-31","dateModified":"2020-12-31","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wikimedia.org\/api\/rest_v1\/media\/math\/render\/svg\/78588976a305475e9593f1af9ba8dc40eba499ab","url":"https:\/\/wikimedia.org\/api\/rest_v1\/media\/math\/render\/svg\/78588976a305475e9593f1af9ba8dc40eba499ab","height":"","width":""},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/renninger-experiment-mit-negativem-ergebnis-wikipedia\/","wordCount":1796,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4In der Quantenmechanik ist die Renninger-Experiment mit negativem Ergebnis ist ein Gedankenexperiment, das einige der Schwierigkeiten beim Verst\u00e4ndnis der Natur des Zusammenbruchs und der Messung von Wellenfunktionen in der Quantenmechanik veranschaulicht.  Die Aussage ist, dass ein Partikel nicht detektiert werden muss, damit eine Quantenmessung stattfinden kann, und dass das Fehlen einer Partikeldetektion auch eine Messung darstellen kann.  Das Gedankenexperiment wurde erstmals 1953 von Mauritius Renninger gestellt.  Es kann als Verfeinerung des im Mott-Problem dargestellten Paradoxons verstanden werden.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Table of ContentsDas Mott-Problem[edit]Renningers Experiment mit negativen Ergebnissen[edit]H\u00e4ufige Einw\u00e4nde[edit]Endliche radioaktive Lebensdauer[edit]Klassische Flugbahnen[edit]Beugung[edit]Komplexe Zerfallsprodukte[edit]Nicht relativistische Sprache[edit]Unvollkommene Detektoren[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Das Mott-Problem[edit]Das Mott-Problem betrifft das Paradoxon, die sph\u00e4rische Wellenfunktion, die die Emission eines Alphastrahls durch einen radioaktiven Kern beschreibt, mit den linearen Spuren in einer Wolkenkammer in Einklang zu bringen.  Es wurde 1929 von Sir Nevill Francis Mott und Werner Heisenberg formuliert und durch eine von Mott durchgef\u00fchrte Berechnung gel\u00f6st, die zeigte, dass das korrekte quantenmechanische System die Wellenfunktionen f\u00fcr die Atome in der Wolkenkammer sowie f\u00fcr den Alphastrahl enthalten muss.  Die Berechnung ergab, dass die resultierende Wahrscheinlichkeit nur auf geraden Linien ungleich Null ist, die aus dem zerfallenen Atom herausstrahlen.  Das hei\u00dft, sobald die Messung durchgef\u00fchrt ist, verschwindet die Wellenfunktion nur in der N\u00e4he der klassischen Flugbahn eines Teilchens.Renningers Experiment mit negativen Ergebnissen[edit]In der Renninger-Formulierung wird die Wolkenkammer durch ein Paar halbkugelf\u00f6rmiger Teilchendetektoren ersetzt, die ein radioaktives Atom im Zentrum, das durch Emission eines Alphastrahls zerfallen soll, vollst\u00e4ndig umgeben.  F\u00fcr die Zwecke des Gedankenexperiments wird angenommen, dass die Detektoren 100% effizient sind, so dass der emittierte Alphastrahl immer erfasst wird.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Unter Ber\u00fccksichtigung des normalen Prozesses der Quantenmessung ist klar, dass wenn ein Detektor den Zerfall registriert, der andere nicht: Ein einzelnes Teilchen kann nicht von beiden Detektoren erfasst werden.  Die Kernbeobachtung ist, dass die Nichtbeobachtung eines Partikels auf einer der Schalen eine ebenso gute Messung ist wie die Erfassung auf der anderen.Die St\u00e4rke des Paradoxons kann erh\u00f6ht werden, indem die beiden Hemisph\u00e4ren als unterschiedliche Durchmesser betrachtet werden.  mit der Au\u00dfenh\u00fclle ein gutes St\u00fcck weiter entfernt.  In diesem Fall wird nach Nichtbeobachtung des Alphastrahls auf der Innenschale der Schluss gezogen, dass die (urspr\u00fcnglich sph\u00e4rische) Wellenfunktion zu einer Halbkugelform “zusammengebrochen” ist und (weil die Au\u00dfenschale entfernt ist) noch im Ausbreitungsprozess zur Au\u00dfenh\u00fclle, wo es garantiert irgendwann erkannt wird.In der quantenmechanischen Standardformulierung hei\u00dft es, dass die Wellenfunktion teilweise zusammengebrochen ist und eine halbkugelf\u00f6rmige Form angenommen hat.  Der vollst\u00e4ndige Zusammenbruch der Wellenfunktion bis zu einem einzigen Punkt tritt erst auf, wenn sie mit der \u00e4u\u00dferen Hemisph\u00e4re interagiert.  Das R\u00e4tsel dieses Gedankenexperiments liegt in der Idee, dass die Wellenfunktion mit der inneren H\u00fclle interagiert und einen teilweisen Zusammenbruch der Wellenfunktion verursacht, ohne tats\u00e4chlich einen der Detektoren auf der inneren H\u00fclle auszul\u00f6sen.  Dies zeigt, dass ein Kollaps der Wellenfunktion auch ohne Partikeldetektion auftreten kann.H\u00e4ufige Einw\u00e4nde[edit]Es gibt eine Reihe allgemeiner Einw\u00e4nde gegen die Standardinterpretation des Experiments.  Einige dieser Einw\u00e4nde und Standard-Widerlegungen sind nachstehend aufgef\u00fchrt.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Endliche radioaktive Lebensdauer[edit]Es wird manchmal bemerkt, dass die Zeit des Zerfalls des Kerns nicht kontrolliert werden kann und dass die endliche Halbwertszeit das Ergebnis ung\u00fcltig macht.  Dieser Einwand kann durch geeignete Dimensionierung der Hemisph\u00e4ren im Hinblick auf die Halbwertszeit des Kerns beseitigt werden.  Die Radien werden so gew\u00e4hlt, dass die weiter entfernte Hemisph\u00e4re viel weiter entfernt ist als die Halbwertszeit des zerfallenden Kerns, multipliziert mit der Flugzeit des Alphastrahls.Um dem Beispiel Konkretheit zu verleihen, wird angenommen, dass die Halbwertszeit des zerfallenden Kerns 0,01 Mikrosekunden betr\u00e4gt (die meisten Halbwertszeiten f\u00fcr den Zerfall von Elementarteilchen sind viel k\u00fcrzer, die meisten Halbwertszeiten f\u00fcr den Zerfall von Kernpartikeln sind viel l\u00e4nger, einige atomare elektromagnetische Anregungen haben eine Halbwertszeit). Leben \u00fcber so lange).  Wenn man 0,4 Mikrosekunden warten w\u00fcrde, w\u00e4re die Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen zerfallen ist, gro\u00df 1– –2– –40\u22431– –10– –12{ displaystyle 1-2 ^ {- 40}  simeq 1-10 ^ {- 12}};;  Das hei\u00dft, die Wahrscheinlichkeit wird sehr, sehr nahe bei eins liegen.  Die \u00e4u\u00dfere Hemisph\u00e4re wird dann in (Lichtgeschwindigkeits-) Zeiten (0,4 Mikrosekunden) entfernt platziert, dh in einer Entfernung von etwa 120 Metern.  Die innere Hemisph\u00e4re wird als viel n\u00e4her angesehen, beispielsweise bei 1 Meter.Wenn man nach (zum Beispiel) 0,3 Mikrosekunden das Zerfallsprodukt auf der inneren, n\u00e4heren Halbkugel nicht gesehen hat, kann man schlie\u00dfen, dass das Teilchen mit fast absoluter Sicherheit zerfallen ist, sich aber immer noch im Flug zur \u00e4u\u00dferen Halbkugel befindet.  Das Paradoxon betrifft dann die korrekte Beschreibung der Wellenfunktion in einem solchen Szenario.Klassische Flugbahnen[edit]Ein weiterer h\u00e4ufiger Einwand besagt, dass sich das zerfallende Teilchen immer in einer geraden Linie bewegte und dass nur die Wahrscheinlichkeit der Verteilung sph\u00e4risch ist.  Dies ist jedoch eine Fehlinterpretation des Mott-Problems und falsch.  Die Wellenfunktion war wirklich sph\u00e4risch und ist nicht die inkoh\u00e4rente \u00dcberlagerung (gemischter Zustand) einer gro\u00dfen Anzahl ebener Wellen.  Die Unterscheidung zwischen gemischten und reinen Zust\u00e4nden wird in einem anderen Kontext deutlicher dargestellt, indem in der Debatte die Ideen hinter lokalen versteckten Variablen und ihre Widerlegung anhand der Bellschen Ungleichungen verglichen werden.Beugung[edit]Eine echte quantenmechanische Welle w\u00fcrde von der inneren Hemisph\u00e4re beugen und ein Beugungsmuster auf der \u00e4u\u00dferen Hemisph\u00e4re beobachten.  Dies ist nicht wirklich ein Einwand, sondern eine Best\u00e4tigung, dass ein teilweiser Zusammenbruch der Wellenfunktion aufgetreten ist.  Wenn kein Beugungsmuster beobachtet w\u00fcrde, m\u00fcsste man schlie\u00dfen, dass das Teilchen zu einem Strahl zusammengebrochen war und dies auch blieb, als es die innere Hemisph\u00e4re passierte;  Dies steht eindeutig im Widerspruch zur Standardquantenmechanik.  Eine Beugung von der inneren Hemisph\u00e4re wird erwartet.Komplexe Zerfallsprodukte[edit]In diesem Einwand wird angemerkt, dass ein Zerfallsprodukt im wirklichen Leben entweder Spin-1\/2 (ein Fermion) oder ein Photon (Spin-1) ist.  Dies bedeutet, dass der Zerfall nicht wirklich kugelsymmetrisch ist, sondern eine andere Verteilung aufweist, beispielsweise eine p-Welle.  Bei n\u00e4herer Betrachtung sieht man jedoch, dass dies keinen Einfluss auf die sph\u00e4rische Symmetrie der Wellenfunktion hat.  Selbst wenn der Ausgangszustand polarisiert werden k\u00f6nnte;  Wenn man es beispielsweise in ein Magnetfeld legt, wird das nicht-sph\u00e4rische Zerfallsmuster von der Quantenmechanik immer noch richtig beschrieben.Nicht relativistische Sprache[edit]Die obige Formulierung ist von Natur aus in einer nicht relativistischen Sprache formuliert;  und es wird angemerkt, dass Elementarteilchen relativistische Zerfallsprodukte aufweisen.  Dieser Einwand dient nur dazu, das Thema zu verwirren.  Das Experiment kann so umformuliert werden, dass sich das Zerfallsprodukt langsam bewegt.  Die spezielle Relativit\u00e4tstheorie steht jedenfalls nicht im Widerspruch zur Quantenmechanik.Unvollkommene Detektoren[edit]Dieser Einwand besagt, dass Partikeldetektoren im wirklichen Leben unvollkommen sind und manchmal weder die Detektoren auf der einen noch auf der anderen Hemisph\u00e4re ausgehen.  Dieses Argument dient nur dazu, das Thema zu verwirren, und hat keinen Einfluss auf die fundamentale Natur der Wellenfunktion.Siehe auch[edit]Verweise[edit]Mauritius Renninger, Messungen ohne Storung des Messobjekts (Messung ohne St\u00f6rung der Messobjekte), Zeitschrift f\u00fcr Physik, 1960; 158(4): 417-421.Mauritius Renninger, (1953) Zeitschrift f\u00fcr Physik, 136 S. 251Louis de Broglie, Die aktuelle Interpretation der Wellenmechanik(1964) Elsevier, Amsterdam. (Bietet eine Diskussion des Renninger-Experiments.)Robert H. Dicke, Interaktionsfreie Quantenmessungen, ein Paradoxon?American J. Physics 1981; 49(10): 925-930.John G. Cramer, Die Transaktionsinterpretation der Quantenmechanik, (1986) Reviews of Modern Physics, 58S. 647-688. (Abschnitt 4.1 bespricht Renningers Experiment).     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2020\/12\/31\/renninger-experiment-mit-negativem-ergebnis-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Renninger-Experiment mit negativem Ergebnis – Wikipedia"}}]}]