Willkommen auf meinem Weblog / Welcome to my blog

Es startet die Entdeckungstour auf verschlungenen Pfaden zu unentdeckten physikalischen Forschungen und Themen, die sich ergebnislos im Gespräch befanden und deren Rätsel durch dieses Blog kaum gelöst, aber zumindest gemeinsam etwas bedacht und besprochen werden können. Was sonst noch als bedeutsam im Leben oder der Umgebung wahrgenommen wird, landet hier auch. Der Leser kann selber problemlos kommentieren - was als Feedback und Ergänzung der Artikel wünschenswert wäre.
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A short translation of the article in English You find at the end of the blog.

Mittwoch, 20. März 2013

Warum sich ein Elektron in einem Teilchenbeschleuniger nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann

Bei dem Thema Lichtgeschwindigkeit oder gar Überlichtgeschwindigkeit wird man häufig - sicherlich mit Recht - hören, dass die bewegten Nukleonen oder Teilchen in einem Synchrotron oder Teilchenbeschleuniger nur bis zur Lichtgeschwindigkeit also c=299.792,458 km/s beschleunigt werden können - somit Überlichtgeschwindigkeit in solcher Großforschungsanlage nicht möglich wäre - siehe auch:

http://www.hephy.at/physik/die-technik/teilchenbeschleuniger/



Was gemäß dem eigenen Informationshorizont zu fehlen scheint, ist eine plausible und öffentliche Begründung für diesen Sachverhalt. Zumindest soll hier einmal eine Begründung gewagt werden.
Bei Auslenkungs- und Beschleunigungs-Vorgängen wie man sie von der Membran eines Lautsprechers kennt, durch welchen eine Luftsäule in Schwingungen versetzt wird, gilt, dass ein Mechanismus vorhanden sein muß, der dafür sorgt, dass der Platz vor einer auslenkenden Membran geräumt wird - da - was aus der Alltagserfahrung bekannt ist - ein Platz erst neu eingenommen werden kann, wenn das zuvor raumfüllende sich weiter bewegt hat. Die Natur macht dies nach Beobachtung durch einen vorauseilenden und dann schwingenden Impuls, welcher sich bei Schall in einem fluiden oder festen Übertragungsmedium mit Schallgeschwindigkeit und im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Betrachtet man den Schwingungsvorgang eines Lautsprechers, dann wird man feststellen, dass oftmals nur eine Maximalgeschwindigkeit von 1 m/s erreicht wird - allerdings wird die so angeschobene Luftsäule dann mit Schallgeschwindigkeit von 334 m/s bewegt. Solche Beispiele könnten in größerer Zahl gebracht werden, d.h. man schiebt Wasser noch mit der Hand und sieht doch bereits neue Wellen am gegenüberliegenden Ufer des Sees. Selbstverständlich bewegt sich etwas Angeschobenes schneller als das Anschiebende, denn es kann erst weggeschoben werden, wenn das Weggeschobene irgendwo einen Platz, d.h. Freiraum, hat, wo es hin kann - somit startet bei einem Anschiebevorgang immer ein schwingender Impuls, der einen solchen Bewegungsvorgang vermittelt - und dieser Impuls ist wesentlich schneller als die anschiebende Membran.
Wenn der Impuls mit 334 m/s durch die Luftsäule durch ist, dann bewegt sich das Ende - nach dieser Modellvorstellung - ein Stückchen weiter - danach rücken vom Ende her Volumenanteile nach, bis auch die auslenkende Membran des Lautsprechers entsprechend vorrückt. So hat jeder Auslenkungs- oder Schiebungs-Vorgang zwei Geschwindigkeiten, einmal die der auslenkenden Apparatur und zum anderen die Schallgeschwindigkeit des Mediums, mit welcher die Bestandteile des Mediums einzeln fortbewegt werden - gilt natürlich auch für einen Bleistift, den man verschiebt - siehe:

http://de.theoriefinder.wikia.com/wiki/Verschiebung_eines_Gegenstandes

Beachtet man allerdings den Vorgang bei unterschiedlichen Gelegenheiten, dann erkennt man bei einer Auslenkung in Wasser eine Bugwelle und eine sich sehr schnell entfernende Wellenfront.

https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=i2xSYNJQ808

Der Impuls entfernt sich sehr viel schneller als es dem Auslenkungsvorgang entspricht, dies ist eigentlich ein erstaunliches Bild, wenn man bei unterschiedlichen Gelegenheiten drauf achtet. Nur rein formal und prinzipiell sollte begründet werden, wieso elektrische und magnetische Felder die Höchstgeschwindigkeit c haben. Vorweg: Für ein elektrisches Feld sei dies zugestanden und für ein magnetisches Feld einfach nicht bekannt. Wobei ein Feld eigentlich statisch ist und sich nur in seiner Aufbauphase sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausbreitet.

Ein elektrisches Feld breitet sich mit annähernd c in einem Stromkreis vom negativen als auch vom positiven Pol aus. Nachdem es sich ausgebreitet hat, ist es ein ruhendes Feld, d.h. es handelt sich um statische Elektrizität. Erst jetzt kann man sich ein solches Feld als Beschleunigungsstrecke in einem Teilchenbeschleuniger denken und stellt sich ein Elektron oder Proton als Probekörper vor, der dann entsprechend bewegt wird. Allerdings kann so auch noch nicht gesagt werden, bis zu welcher Geschwindigkeit des umlaufenden Teilchens die Coulomb-Kraft des elektrischen Feldes der Beschleunigungsstrecke aufgebaut werden kann, die dessen Beschleunigung bewirkt. Somit wäre eine weitere Modellannahme bezüglich der Ursache und Wirkungsweise eines elektrischen Feldes notwendig. Ich gehe davon aus, dass ein solches Feld aus ständig neu erzeugten Impulsen besteht, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durch das Vakuum ausbreiten. Wenn ein solches Feld, welches aus lichtschnellen Impulsen besteht, dann die umlaufenden Nukleonen, z.B. Elektronen, beschleunigen soll, geht es natürlich nicht schneller als bis zur Lichtgeschwindigkeit.

Nachfolgend die Abbildung einer Beschleunigerstrecke in einem Teilchenbeschleuniger, wobei die Impulse des Elektrischen Feldes als Modellannahme sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und somit die umlaufenden Teilchen nur auf maximal c, d.h. Lichtgeschwindigkeit, beschleunigt werden können.






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