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Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von Skeltek » 24. Okt 2010, 18:42

gravi hat geschrieben:Mal 'ne kurze Zwischenfrage: Wenn die kinetische Energie eines Teilchens unbeschränkt anwachsen kann, müsste es dann nicht ab einem gewissen Betrag zum Schwarzen Loch kollabieren? Dann wäre es wieder Essig mit der Temperatur :roll:

Gruß
gravi
Ein Teilchen, daß sich mit c in eine Richtung bewegt, hat einen kegelförmigen "Ereignisshorizont" den es hinter sich her zieht. Düst es einmal an dir vorbei, kannst du es nie wieder einholen. Du kannst höchstens die Zeit bevor es an dir vorbei fliegt in die Länge ziehen indem du beliebig schnell davon weg beschleunigst.
Bzw dein beschleunigtest Teilchen wird erst zum schwarzen Loch, wenn du damit kollidierst. Zum testen kann man sich an die Beschleunigermündung in Cern stellen.(Vorsicht, Experiment nicht widerholbar!)
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 24. Okt 2010, 19:30

Mein Experiment zeigt, dass alleine durch eine hohe kinetische Energie nichts zum SL wird, da die kin. Energie bezugssystemabhängig ist. Die Eigenschaft, ein SL zu sein, ist aber sicher nicht bezugssystemabhängig.
Gruß
Tom

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von gravi » 24. Okt 2010, 19:31

Ich hatte bei meiner Frage tatsächlich den LHC im Hinterkopf, schließlich will man ja dort durch hochbeschleunigte Teilchen Minilöcher erzeugen.

Da Energie und Masse äquivalent sind, ist es nach meiner Ansicht unumgänglich, dass ein Teilchen nach "Aufladung" auf eine bestimmte Energiemenge unweigerlich kollabieren muss. Selbst eine Brill- Welle, ein materiefreies System, kann ja auch zum SL kollabieren.

Also, widersprecht mir nicht! :chef: :lolol:

Gruß
gravi
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 24. Okt 2010, 19:45

gravi, ein einziges Teilchen für sich alleine kann nicht durch Beschleunigung zum schwarzen Loch kollabieren. Betrachte ein einzelnes Proton in Ruhe; einfach ein Proton. Nun beschleunigst du das Proton auf zwei Weisen:
1) durch einen starken Beschleuniger nach inks. Deiner Theorie zu Folge wird das Proton irgendwann so schnell und energiereich, dass es zum SL kollabiert
2) indem du dich selbst nach rechts beschleunigst, so dass das Proton aus deiner Sicht eine immer größere kinetische Energie hat
Beide Fälle sind aber im Rahmen der Relativitätstheorie völlig äquivalent. Wenn du ein hochenergetisches Teilchen beobachtest, dann ist es egal, ob sich dieses Teilchen dir ggü. sehr schnell bewegt, oder ob du dich ggü.dem Proton sehr schnell bewegst. Nur einmal wird das Proton zum SL, einmal du (und niemand will, dass das passiert, passiert einfach beides nicht).

Am LHC könnten vielleicht theoretisch Mini-SLs erzeugt werden, aber immer nur in einer Kollision.
Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von Skeltek » 24. Okt 2010, 20:14

tomS hat geschrieben: Am LHC könnten vielleicht theoretisch Mini-SLs erzeugt werden, aber immer nur in einer Kollision.
Ich frage mich, ob aus Sicht des ruhenden Teilchens(bei einer frontalen bevorstehenden Kollission), das andere wie ein Ereignisshorizont aussieht(unmittelbar vor der Kollision), bevor sie kollidieren. Für den außen stehenden Beobachter würde der EH in jedem Fall erst nach erfolgter Kollision sichtbar.
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 24. Okt 2010, 20:25

vor der Kollision ist das jeweilige andere Teilchen kein SL, folglich gibt's auch keinen EH.
Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von deltaxp » 25. Okt 2010, 11:13

die kinetische energie an sich ist irrelevant, weil die wie tom sagt, vom bezugssystem abhängig ist. die invariante masse des systems ist das worauf es ankommt. ich könnte sonst immer ein bezugssystem finden, in dem ein beobachtetes teilchen ein ein schwarzes loch wird. das ist nicht zu verwechseln, das sich sicher bezugssysteme finden lassen, wo die abgestrahlte energie von dem einen teilchen soweit bezüglich des beobachters rotverschoben wird, das auch ein ereignishorizont, wie oben geschrieben wurde, bildet. der ist aber "reversibel"- ich brauch nur abbremsen und warten. ein schwarzes loch jedoch nicht (bis auf hawkingstrahlung).

man muss auch folgendes bedenken: ein schwarzes loch ist eine art-vakuum-lösung eines massepunktes. die ununterscheidbarkeit gravitation , beschleunigung gilt local nicht global (ich finde kein beschleunigtes bezugssystem womit ich das gesamte rotationssymmetrische gravitationsfeld aufheben kann, nur für lokale orte finde ich das). somit sind die voraussetzungen vollkommen andere. wenn ich ein teilchen beschleunige, finde ich immer ein bezugssystem, nämlich das beschleunigte, in dem sich das teilchen in ruhe befindet, was dann bleibt ist wieder die invariante masse.

bei beschleunigern daher die center-of-momentum-energie, das worauf es ankommt, denn in im cms ist ja gerade so das id invariante masse ist. bei ringbeschleunigern ist das cms nun gerade das laborsystem gerade 0, weshalb alle energie die ich reinstecke (abzüglich synchrotron strahlung, klar)der invarianten masse des gesamtsystems zu gute kommt, also bei 2 teilchen kollision: . das ist die energie die bei der kollision für die physikalischen prozesse zur verfügung steht (in jedem bezugssystem, ist ja invariant).
un damit kann denn schwarze löcher erzeuge, wenn man an die planck-energien rankommt, die im falle von grossen -dimension, falls es sie denn geben sollte, möglicherweise in lhc-reichweite liegen.

Ein ein-Teilchen-system, egal bei welcher geschwindigleit und beschleunigung, hat as invariante Masse immer seine ruhe masse , (c=1)! da wird also kein schwarzes loch draus, wenns keines vorher war.

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von Skeltek » 25. Okt 2010, 15:41

tomS hat geschrieben:vor der Kollision ist das jeweilige andere Teilchen kein SL, folglich gibt's auch keinen EH.
Ich dachte es wäre vielleicht mit der Rammgeschwindigkeit bei Schiffen vergleichbar. Das ist die Geschwindigkeit, bei der der Kapität kurz vor der Kollision mit dem anderen Schiff noch abdrehen kann.
Vielleicht gibt es kurz vor der Kollision bereits einen "Point of no return", bei dem es beschleunigungsunabhängig nicht mehr möglich ist, die Bildung eines Mini-SL zu verhindern. Das war so mein Gedanke... allerdings befinden wir uns hier bereits bei Abständen im Bereich der oder unterhalb der Planklänge
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von gravi » 25. Okt 2010, 18:47

Das bedeutet dann also, dass ich ein Proton aus meinem (ruhenden) System nehmen kann und es locker bis auf v= 0.99999999999... c beschleunigen kann, also eine beliebig große Energiemenge hineinpumpen kann ohne dass etwas geschieht?
Wo bleibt denn dann die Masse/Energieäquivalenz?

Okay, ist vielleicht theoretischer Quatsch. Aber wenn ich so viel Energie hineinstecke, "wiegt" mein Proton nach der Masse/Energieäquivalenz vielleicht am Ende ein paar Milliarden Tonnen. Und das soll dann nicht kollabieren???
Da kommt man doch ins Grübeln...

Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 25. Okt 2010, 20:48

Wenn DU diese Energie hineinsteckst, dann "wiegt" das Proton aus DEINER Sicht tatsächlich so viel, aber aus der Sicht eines anderen Protons, das du ebenfalls so stark beschleunigt hast, ist NICHTS weiter passiert.

Betrachten wir nochmal den relativistischen Pythagoras

m² = E² - p²

E und p sind bezugssystemabhängig; im Falle des extrem stark beschleunigten Protons sind E und p extrem groß, am LHC ist E z.B. ggw. ca. 3.5 TeV. Aber die invariante Masse m ist in allen Bezugssystemen identisch, d.h. wenn DU von einem hochenergetsichen Proton am LHC m bestimmst, findest du exakt die Ruhemasse.

Ob ein Objekt zu einem schwarzen Loch kollabiert, hängt aber eben von m (also der invarianten Größe) und nicht von E und p ab.
Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von deltaxp » 26. Okt 2010, 09:11

daher ja die kollision wie ich oben anführte, weil beim 2 teilchensystem im ringbeschleuniger (gegenläufiger kurs) die invariante masse eben 2E ist, also 7TeV, aber sie muessen sich schon treffen, die meisten fliegen aneineinander vorbei, alles ne sache des streuquerschnitts, aber wenn sie wechselwirken stehen die 7TeV zur verfügung.

wenn man die protonen im selben bunch, also die die in die gleiche richtung fliegen betrachtet, haben keine relative beschleunigung (synchrotronschwingungen etc mal aussen vor) und haben alle als invariante nach wie vor ihre ruhe masse.

das ist ja grad ein fundament der relativitätstheorie: die unabhängigkeit vom bezugssystem und ist gerade in allen bezugssystem gleich

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 26. Okt 2010, 10:17

deltaxp hat geschrieben:... aber sie muessen sich schon treffen, die meisten fliegen aneineinander vorbei, alles ne sache des streuquerschnitts, ...
Luminosität, nicht Streuquerschnitt (den braucht's auch, aber den kann man nicht ändern)
Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von deltaxp » 26. Okt 2010, 11:12

ok, ok

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 26. Okt 2010, 11:26

sorry, wollte dich nicht ärgern
Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von gravi » 26. Okt 2010, 18:02

Okay, das sehe ich ein. Klar, die Ruhemasse ist invariant.
Haken wir diesen Punkt ab - und Danke!

Gruß
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von seeker » 26. Okt 2010, 21:05

tomS hat geschrieben:Wenn DU diese Energie hineinsteckst, dann "wiegt" das Proton aus DEINER Sicht tatsächlich so viel, aber aus der Sicht eines anderen Protons, das du ebenfalls so stark beschleunigt hast, ist NICHTS weiter passiert.
Ich weiß, ich weiche vom Thema ab... ich habe mich nur gerade folgendes gefragt:

Könnte es dann sein, dass ein Objekt aus MEINER Sicht ein SL ist, aus der Sicht es Objektes selbst aber nicht?

Grüße
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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 26. Okt 2010, 21:17

Nein
Gruß
Tom

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von tomS » 26. Okt 2010, 23:36

Besser gesagt, "aus Sicht eines anderen Objektes jedoch nicht"

Ein Objekt ganz für sich alleine kann nicht "wissen", ob es ein SL ist. Ein SL zu sein, hat bestimmte Auswirkungen auf die Raumzeit; nach gängigem Verständnis sind SLs von EHs umgeben. Die Eigenschaften dieser EHs sind jedoch m.W.n. invariante Größen, d.h. in beliebigen Bezugssystemen gültig. Insbs. handelt es sich bei einem EH um eine geschlossene lichtartige Fläche. Diese Eigenschaft wird die Fläche behalten, egal in welchem Bezugssystem du sie betrachtest.
Gruß
Tom

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Re: Kinetische Energie als Maß für die Temperatur

Beitrag von deltaxp » 27. Okt 2010, 11:23

ich hab zwar die frage nicht gestellt, aber die war schon interessant. danke tom für die detaillierte antwort.

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