Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

Relativiteitspuzzel: een elektron op de tafel (lastig)

Samenvouwen
Dit onderwerp is gesloten.
X
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    Relativiteitspuzzel: een elektron op de tafel (lastig)

    Vandaag werd er een goeie vraag gesteld bij een vakje dat ik volg voor de studie. De vraag is: Waarom straalt een (hypothetisch) elektron dat op een tafel ligt (die op zijn beurt gewoon op aarde staat) geen EM-golven uit? Versnellende ladingen stralen per slot van rekening normaal gesproken EM-golven uit, dat is precies waar EM-straling doorgaans vandaan komt. En volgens het equivalentieprincipe is (lokaal gezien) het aanwezig zijn van een zwaartekrachtsveld equivalent met een versnelling van dat referentiekader in de vrije ruimte: het maakt, losjes gezegd, binnen de relativiteitstheorie zeg maar niet uit of je op aarde staat of dat je in de ruimte bent in een lift die met 9.81 m/s^2 versnelt. Van een versnellende lading in de vrije ruimte is bekend dat die energie dissipeert doordat die lading het elektromagnetisch veld aan het trillen brengt. Maar een elektron (of een ander geladen object, als je een los elektron iets te quantummechanisch vindt worden) op een tafel raakt geen energie kwijt - die blijft gewoon stil liggen. Zo lijkt het of we op een tegenspraak gestuit zijn!

    Hoe zit dat nou?
    The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

    A MacBook user!

    #2
    Brinx: Gokje: Pauli-verbod. De electronen in het tafelblad hebben een bepaalde energietoestand en het electron moet een ander energieniveau hebben. Echter, er is geen extra energie omdat het krachtenspel ussen zwaartekracht op tafelblad en normaalkracht (geleverd door Pauli-verbod) in evenwicht zijn.
    Dit is geen undersign.

    Commentaar


      #3
      @Yigal: Is dat niet het antwoord op de vraag waardoor het electron niet door de tafel valt...?

      Brinx' vraag is (denk ik): gegeven het feit dat het electron niet door de tafel valt, hoe komt het dat het niet straalt? Immers, zwaartekracht is (locaal) equivalent met versnelling (zoals een persoon in een raket zonder ramen geen verschil voelt tussen versneld worden in de lege ruimte en geparkeerd staan op een planeet).

      Ik dacht 'even' een antwoord te gaan geven, maar kom erachter dat ik het niet weet. Als ik het goed heb straalt een lading die niet-eenparig versnelt altijd, maar een lading die eenparig versnelt niet altijd. Straalt een eenparig versneld electron misschien alleen wanneer het zich in een extern electomagnetisch veld bevindt, of wanneer die versnelling door een em-veld wordt veroorzaakt?

      Een gedeeltelijk antwoord op de vraag is dat jij als waarnemer ook op Aarde staat en je dus in hetzelfde referentieframe bevindt als het electron. Het electron versnelt dus niet ten opzichte van jou. Dat is echter onbevredigend, aangezien je versneld zou kunnen gaan bewegen t.o.v. het electron. Zou je dan wel straling waarnemen?

      Misschien kun je de zaak ook omdraaien en concluderen dat aangezien jouw electron op de tafel niet straalt, een eenparig versneld electron in de lege ruimte ook niet straalt (tenzij die versnelling plaatsvindt in of vanwege een extern electromagnetisch veld, zoals in het geval van cyclo/synchrotronstraling). Dan geldt wellicht ook dat een electron in vrije val (dat dus bijvoorbeeld eenparig versneld naar de Aarde toe valt) niet straalt.

      Kortom, ik kan geen bevredigend antwoord geven op je vraag, maar ik denk dat de stelling dat een 'electrisch geladen, versneld deeltje straalt' niet algemeen waar is.
      Only the true messiah denies his divinity

      Commentaar


        #4
        Was moe op het moment dat ik typte en idd is dat het antwoord op de vraag waarom een electron niet door de tafel valt. Toch bedoelde ik er iets meer mee (denk ik). Wat weet ik alleen niet meer met mijn stomme kop.
        Ik denk toch wel dat Sluys in de buurt komt met zijn antwoord. Is het niet zo dat doordat lokaal je in hetzelfde referentielichaam als het electron bent, het electron geen electron geen versnelling "voelt" omdat de potentiele energie niet verandert? Mss dat de tafel de kleine hoeveelheid potentiele energie kan opvangen en dissiperen.
        Pas als je versnelt of vertraagt tov dat referentielichaam, dan is er een externe energiebron aanwezig en "voelt" een electron ook deze extra energie en ontstaat er EM-straling door de extra energieinput. Er is dan ook meer potentiele energie aanwezig in het systeem
        Vergelijk de hoeveelheid energie met een waterkolom, de hoogte van een waterkolom zegt niets over de hoeveelheid potentiele energie, het hoogteverschil tov een referentie zegt wel iets over de hoeveelheid potentiele energie.
        Dit is geen undersign.

        Commentaar


          #5
          Leuke vraag, is niet mijn vak, maar vragen stellen wel. Een paar vragen dan maar:

          Je hebt het over een hypothetisch elektron op een tafel. Kan dat niet echt, dan? Kan dat niet echt stilliggen of zo? Kun je de vraag dan nog wel zo stellen?

          Straalt zo'n elektron echt niets uit? Of een klein beetje? Onze zwaartekracht is neem ik aan kosmisch gezien ook niet heel groot!?
          Slechts een kleine rimpeling in de ruimtetijd

          Commentaar


            #6
            Origineel geplaatst door Yigal
            Pas als je versnelt of vertraagt tov dat referentielichaam, dan is er een externe energiebron aanwezig en "voelt" een electron ook deze extra energie en ontstaat er EM-straling door de extra energieinput.
            D'r is ook nog het feit dat het gebonden elektron maar op bepaalde orbitalen kan vertoeven - die gaat quatummechanisch gezien maar stralen als-ie van orbitaal verandert, en de aarde versnelt veel te traag om zoiets op gang te brengen.

            Zelfs ongebonden elektronen gaan kwantummechanisch niet "continu" stralen als je ze versnelt.

            Als je het niet kwantummechanisch wilt bekijken, dan genereren de ladingen op aarde wel degelijk een veranderend electromagnetisch veld dat je hier niet waarneemt en in een ander referentiekader wel (en als je een magneet boven de aarde zou plaatsen zou je inderdaad energie kunnen uitwisselen). Maar de frequentie is niet van dien aard dat je dat echt 'straling' gaat noemen.
            Alexis Cousein -- "Number Six is feeling unmutual today". Zelfgemaakte 400mm f/4.46 op Tom O. platform; 250mm f/4.8 Alkaid; Skywatcher 130mm f/5 reflector; 60mm Lunt.

            Commentaar


              #7
              Hm, het lijkt allemaal nog wat ingewikkelder in elkaar te zitten dan ik dacht. Bekijk voor de gein eens deze (goede!) tekst, die het een en ander uit de doeken doet over deze controverse:

              http://www.mathpages.com/home/kmath528/kmath528.htm
              The scientific theory I like best is that the rings of Saturn are composed entirely of lost airline luggage. ~ Mark Russell

              A MacBook user!

              Commentaar

              Werken...
              X