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2021 | Buch

Tachyonen

Partikel mit Überlichtgeschwindigkeit in Einsteins Relativitätstheorie

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Über dieses Buch

Partikel, die sich permanent mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, heißen Tachyonen. Die zeitliche Reihenfolge der Endpunkte ihrer Bewegung ist vom Bezugssystem abhängig. Tachyonen können keine Nachricht übertragen, vermitteln aber über beliebig große Entfernungen einen Zusammenhang, ohne dass die Kausalität verletzt wird. Damit besprechen wir das Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon. Ein Teilchen wird durch seine Ruhmasse definiert, ein Tachyon durch einen Impulsparameter. Wir untersuchen Stoßprozesse mit Tachyonen. In Anlehnung an den Begriff des Quasiteilchens betrachten wir über einem Gitter auch Quasitachyonen. Wir erklären die Geschichte mit Schrödingers Katze.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Die Lichtgeschwindigkeit
Zusammenfassung
Olaf Römer verdanken wir die Erkenntnis, dass sich das Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit durch unseren Raum ausbreitet. Die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit wird heute mit \(\text {c} = 299 792 458 \text {m}/\text {s}\) angegeben.
Helmut Günther
Kapitel 2. Koordinaten und Geschwindigkeiten
Zusammenfassung
Die seit Jahrtausenden zueinander unveränderlichen Positionen der Fixsterne definieren ein Bezugssystem, unser Ausgangs-Inertialsystem. Wir wählen einen beliebigen Anfangspunkt aus, von dem wir drei zueinander senkrechte Koordinatenachsen zeichnen. Die orthogonalen Projektionen auf diese Achsen von einem beliebigen Punkt im Raum definieren dessen kartesische Koordinaten. Wir verteilen Normaluhren im Raum, die wir mit der Lichtgeschwindigkeit synchronisieren. Dann können wir jeder Bewegung eines Punktes durch die zeitliche Ableitung eine Geschwindigkeit zuordnen.
Helmut Günther
Kapitel 3. Die Galilei-Transformation
Zusammenfassung
Bezugssysteme, die sich in Bezug auf unser in Kap. 2 definiertes System mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme. Die Galilei-Transformation beschreibt die Umrechnung der Raum- und Zeitkoordinaten zwischen den Systemen. Diese wird dadurch bestimmt, dass Längen bei einer Bewegung ebenso unverändert bleiben wie der Gang von Uhren. Daraus folgt, dass die in einem Bezugssystem festgestellte Relativgeschwindigkeit zweier Objekte 1 und 2 identisch ist mit der Geschwindigkeit, die das Objekt 2 für das Objekt 1 misst.
Helmut Günther
Kapitel 4. Einstein 1905 – Das Additionstheorem
Zusammenfassung
Das Datum 1905 hat in der Wissenschaft als das Geburtsjahr der Speziellen Relativitätstheorie eine herausragende Bedeutung erlangt. Mit seinem berühmten Relativitätsprinzip von der universellen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ging eine Neuformulierung der gesamten Physik einher. Die Galilei-Transformation muss durch die Lorentz-Transformation ersetzt werden und die klassische Addition von Geschwindigkeiten (3.4) durch das Additionstheorem (4.14), wodurch das Licht eine unüberwindbare Grenzgeschwindigkeit definiert. Ferner folgt die Abhängigkeit der trägen Masse von ihrer Geschwindigkeit und in der Folge die berühmte Äquivalenz von Masse und Energie.
Helmut Günther
Kapitel 5. Korrelation und Wechselwirkung – Teilchen und Tachyonen
Zusammenfassung
Wir haben jetzt alle Voraussetzungen dafür geschaffen, um Tachyonen richtig zu verstehen und im Gebäude der Physik einzuordnen. Wir zeigen zunächst
Helmut Günther
Kapitel 6. Das Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxon
Zusammenfassung
Das EPR Gedankenexperiment kann nicht klassisch verstanden werden und beweist in eindrucksvoller Weise die Realität der Quantenmechanik. Mit dem Begriff der Tachyonen wollen wir zu einem besseren Verstehen dieses Schlüsselexperimentes beitragen. Es geht um die Realität einer über große Entfernungen bestehenden Korrelation, ohne dass in einer Wechselwirkung Energie übertragen wird.
Helmut Günther
Kapitel 7. Schrödingers Katze
Zusammenfassung
Wir analysieren das berühmte Gedankenexperiment von E. Schrödinger, bei dem eine Katze zusammen mit einem instabilen Teilchen in einen Kasten eingesperrt ist und bei Zerfallseintritt des Teilchens eine tödliche Spritze erhalten soll. Anders als beim EPR Paradoxon liegt hier die Unsicherheit über das Wohl der Katze allein in unserer quantentheoretisch begründeten Unkenntnis über das Eintreten des Teilchenzerfalls. Den unrealistischen Zustand, bei dem die Katze jeweils mit halber Wahrscheinlichkeit lebt oder tot ist, sehen wir hier nicht.
Helmut Günther
Backmatter
Metadaten
Titel
Tachyonen
verfasst von
Prof. Dr. Helmut Günther
Copyright-Jahr
2021
Electronic ISBN
978-3-658-33645-5
Print ISBN
978-3-658-33644-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33645-5

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