Fouriertransformation stellt jedes durch z.B. LIGO aufgefangenes Gravitationswellensignal dar als Summe abzählbar vieler harmonischer Gravitationswellen
FRAGE: Was spricht dagegen, dass diese harmonischen Gravitationswellen (genauer: durch sie dargestellte Portionen von Energie) das sind, was die Elementarteilchen-Physik "Gravitonen" nennt?
Wenn nicht: aus welcher Begründung heraus?
2 Antworten
*** Fouriertransformation stellt jedes durch z.B. LIGO aufgefangenes Gravitationswellensignal dar als Summe abzählbar vieler harmonischer Gravitationswellen.
Die Spikes auf der Analyzer-Abbildung sind gewiss keine Gravitonen, denn Gravitationswellen sind kontinuierliche Abfolgen periodischer struktureller Raumverformungen, die z.B. durch die gegenseitige Umkreisungen von sehr starken gravitativen Objekten verursacht werden. Wobei die Wellenlänge dann etwas über den kosmischen Radius der Erscheinung aussagen kann.
Ein Graviton hingegen würde ich eher als einen singulären Impuls erwarten, der auf einem gravitativen Spektrum wie die folgende Abbildung aussehen müsste:
Und im Vergleich mit der zu erwartenden Winzigkeit des Gravitons mit dem kosmischen Ereignis, das Gravitationswellen verursacht, ist die Größenordnung wohl zu arg unterschiedlich.
weil eine Fouriertransformation noch nichts mit quantisierung zu tun hat.
auch eine elektromagnetische welle kann ich Fourier-transformieren. deshalb weiß man noch immer nichts von photonen.
ich kann jedes signal Fourier-transformieren.
du kannst JEDES signal Fourier-transformieren. deshalb hast du aber keine gravitonen/photonen/... nachgewiesen
jede der so gefundenen Teilwellen harmonisch ist und somit als Portion von Energie unteilbar.
das ist nicht korrekt.
quantisierung bedeutet dass für jede frequenz eine minimale energieportion h*nu existiert. die bloße tatsache dass man ein signal Fourier-transformieren kann (JEDES signal) zeigt das aber nicht. auch in einer klassischen theorie kann ich eine elektromagnetische welle in eine überlagerung von harmonischen schwingungen verschiedener frequenzen zerlegen. aber der beitrag jeder dieser frequnzen kann beliebig klein sein.
die Fourier-transformation zeigt dir nur dass das resultat als überlagerung verschiedener frequenzen interpretiert werden kann. ja, das ist sowieso klar. das ist ganz normale klassische physik. aber das bloße überlagern von elektromagnetischen wellen verschiedener frequenzen zeigt NICHT dass das elektromagnetische feld quantisiert ist.
bleiben wir bei "photon", da spielen weniger andere probleme mit hinein:
Durch welche Eigenschaften genau siehst Du den Begriff "Photon" definiert?
ein photon ist die minimale anregung einer schwingungsmode. in der klassischen physik kann eine elektromagnetische schwingung der frequenz nu jede beliebige energie haben. in der quantenphysik nur energien n*h*nu mit n ganzzahlig. das ist der unterschied. und die bloße tatsache dass sich jedes signal zerlegen lässt in schwingungen verschiedener frequnzen zeigt dir das nicht.
Unter einem Photon (im engsten Sinne des Wortes) verstehe ich eine unteilbare Portion elektromagnetischer Energie. Die Fourierentwicklung ihrer deBroglie-Welle besteht aus nur einem einzigen Summanden.
Die QFT sieht das Photon als harmonische Schwingung des elektromagnetischen Potentialfeldes, welche sich - um Hindernisse herum gebeugt - kugelförmig im Raum ausbreitet. Als geometrischen Ort aller Punkte, an denen sie zusammenbrechen kann, muss man sich die - i.A. schnell verbeulte - Oberfläche dieser Kugel vorstellen. Ihr Radius wächst mit Lichtgeschwindigkeit.
Würde sich das mit Deiner Definition decken? Wenn nicht, worin bestünde der Unterschied?
Die Fourierentwicklung ihrer deBroglie-Welle besteht aus nur einem einzigen Summanden.
das ist nicht ein photon.
sowohl könnten das auch mehrere photonen der selben frequenz sein, als auch gibt es das in der klassischen physik, als auch kann ein 1-photon zustand eine überlagerung mehrerer frequenzen sein.
Die QFT sieht das Photon als harmonische Schwingung des elektromagnetischen Potentialfeldes, welche sich - um Hindernisse herum gebeugt - kugelförmig im Raum ausbreitet
nein. natürlich sind nicht alle 1-photon zustände kugelwellen. im normalfall sind sie das nicht.
Würde sich das mit Deiner Definition decken?
absolut nicht.
Wenn nicht, worin bestünde der Unterschied?
das bei dir keinerlei quantisierung (diskrete energieniveaus für jede frequenz) drinsteckt. das alles was du schreibst auch in der klassischen elektrodynamik existiert.
https://www.physics.usu.edu/torre/4700_Fall_2017/What_is_a_photon.pdf
Meiner Ansicht nach verstehen Physiker unter einem Graviton eine Erschütterung der Raumzeit, die sich charakterisiert wie folgt:
Unter einem Graviton versteht man ein selbst durch Fouriertransformation nicht mehr zerlegbares Gravitationswellensignal.
Es einzeln zu beobachten wird wohl nie gelingen, da es in der Natur wohl immer nur in Gesellschaft weiterer Gravitionen auftritt, d.h. als Teil gewaltigerer Erschütterungen der Raumzeit bzw. des Raumes.
Würdest Du mir hiermit zustimmen?
Wenn nicht, wie definiert sich der Begriff "Graviton" denn Deiner Meinung nach?
Auf die Frage
Ist es richtig zu sagen, dass QFT Photonen als selbst durch Fouriertransformation nicht weiter zerlegbare Anregungen des eletromagnetische Feldes sieht?antwortet mir die KI o1-preview
Ja, in der Quantenfeldtheorie (QFT) werden Photonen als die fundamentalen Anregungen (Quanten) des elektromagnetischen Feldes betrachtet. Das elektromagnetische Feld wird in der QFT quantisiert, und seine Anregungen manifestieren sich als Photonen, die die Teilchen sind, die elektromagnetische Wechselwirkungen vermitteln.
Die Fouriertransformation spielt in der Quantenfeldtheorie eine wichtige Rolle bei der Analyse von Feldern. Durch Fouriertransformation kann man das elektromagnetische Feld in seine verschiedenen Raum-Zeit-Moden oder Wellenzahlen zerlegen, was insbesondere bei der Behandlung freier Felder hilfreich ist. Diese Moden entsprechen den möglichen Zuständen oder "Zustandsräumen", in denen sich Photonen befinden können, insbesondere hinsichtlich ihres Impulses und ihrer Energie.
Allerdings sind Photonen selbst die unteilbaren Quanten dieser Feldmoden. Sie sind die elementaren Anregungen des Feldes und können in diesem Rahmen nicht weiter in kleinere Bestandteile zerlegt werden. Während das Feld als Ganzes in verschiedene Frequenz- oder Wellenlängenkomponenten zerlegt werden kann, repräsentieren die Photonen die minimalen Energiepakete, die diese Moden anregen können.
Daher ist es korrekt zu sagen, dass in der QFT Photonen als selbst durch Fouriertransformation nicht weiter zerlegbare Anregungen des elektromagnetischen Feldes angesehen werden. Sie sind die grundlegenden Bausteine in der quantisierten Beschreibung des elektromagnetischen Feldes und bilden die elementaren Vermittler elektromagnetischer Wechselwirkungen.
Ja, das ist richtig: In der Quantenfeldtheorie sind Photonen die fundamentalen, nicht weiter zerlegbaren Anregungen des elektromagnetischen Feldes—die Feldquanten, die nicht durch Fouriertransformation weiter zerlegt werden können.
FRAGE: Hat die KI Deiner Meinung nach recht?
Würdest Du mir hiermit zustimmen?
nein. weil in dem was du schreibst keine quantisierung drinsteckt.
ich weiß nicht warum du dich so auf die Fourier-transformation versteifst, aber das hat nichts mit quantisierung zu tun. ich verstehe nicht was deiner meinung nach der unterschied zwischen einer quantisierten und einer klassichen theorie ist. nach deiner definition gibt es keinen.
die physiker wären 1900 bei Plancks quantenhypothese nicht ausgeflippt wenn er bloß gesagt hätte dass man elektromagnetische strahlung mittels Fourier-transformation in beiträge verschiedener frequenzen zerlegen kann. sie hätten nur gesagt "ja eh klar. wissen wir. und weiter?". er hat aber gesagt dass die anregung in jeder frequenz nicht kontinuierlich möglich ist sondern nur als vielfaches einer fundamentalen mindest-anregung. DAS war die quantenhypothese. und deshalb sind die leute ausgeflippt, weil das nicht mit der klassischen elektrodyanmik vereinbar ist.
Erwartete Eigenschaften des Gravitons sind:
Eigenschaften des Gravitons:
Masse: Das Graviton wird als masselos angenommen, weil die Gravitationskraft eine unendliche Reichweite hat, ähnlich wie die elektromagnetische Kraft.
Spin: Es hat einen Spin von 2. Dies liegt daran, dass die Gravitation als Tensorfeld beschrieben wird, im Gegensatz zu Vektorfeldern wie dem elektromagnetischen Feld.
Wechselwirkung: Gravitonen würden mit allen Formen von Energie und Masse wechselwirken, was bedeutet, dass sie mit jedem Teilchen, das Energie besitzt, interagieren würden.So erklärt mir die KI grok-2-2024-08-13
Warum nun also sollte man nicht auch Fourierzerlegung eine brauchbare Quantifizierung der Gravtitationskraft liefern können?
Bitte entschuldige: Statt zu sagen
Die von Dir vermisste "fundamentale Mindestanregung" gravitativer Art wäre dann doch eben genau das Graviton (ganz analog zum Photon im elektromagnetischen Feld).
muss man natürlich sagen:
Die von Dir vermisste "fundamentale Mindestanregung" gravitativer Art wäre dann doch eben genau die Wirkung eines Gravitons der Frequenz 1 (ganz analog zum Photon der Frequenz 1 im elektromagnetischen Feld).
Wirkung und Energie sind ja was Unterschiedliches.
Das eben bezweifle ich, da