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Lichtspektrum vollständig?

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Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von Pippen » 2. Aug 2015, 17:13

Wissen wir irgendwo her, dass unser Lichtspektrum vollständig ist oder könnte es sein, dass - so wie wir mit bloßem Auge nur einen Bruchteil des Spektrums sehen - wir mit unseren Geräten auch nur einen Bruchteil detektieren können? Verstieße das gg. irgendein Natur- oder Denkgesetz?

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von positronium » 2. Aug 2015, 17:31

Meinst Du tatsächlich "Lichtspektrum", oder den Energiebereich, der von Photonen abgedeckt werden kann?
- Licht ist das, was wir sehen, also eigentlich etwas subjektives.
- Bei Photonen gibt es meines Wissens nach keine theoretischen oder experimentell bekannten Grenzen, aber bei der Detektion gibt es natürlich welche. Bei sehr geringer Energie bzw. grosser Wellenlänge wird man kein Messgerät mehr bauen können, und bei extrem hoher Energie ist wohl jedes Messgerät einmal an seiner Belastungsgrenze.
Aber was meinst Du mit "vollständig"? Es geht ja um Energien; das ist eine eindimensionale Sache. Man kann also jeden Spektralbereich denken und dafür, sofern technisch für uns machbar, ein Messgerät bauen. Es gibt keine "Lücken", oder so etwas, von denen man nicht weiss.

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von gravi » 3. Aug 2015, 19:46

Der Astronom versteht allgemein unter Licht alle Wellenlängen der elektromagnetischen Schwingungen, also beginnend von den Lang- und Längstwellen im Radiobereich bis hin zu den energiereichsten Gammafrequenzen.
Dieses Spektrum ist vollständig erfasst und wir haben für jede Wellenlänge eine Möglichkeit zur Detektion.

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von belgariath » 4. Aug 2015, 11:16

gravi hat geschrieben:[...] Dieses Spektrum ist vollständig erfasst und wir haben für jede Wellenlänge eine Möglichkeit zur Detektion.
Gruß
gravi
Naja, das würde ich nicht so sagen. Theoretisch kann Licht (im astronomischen Sinn) eine beliebige Wellenlänge haben. Also . Gemessen haben wir bis jetzt nur Licht mit Wellenlängen zwischen ungefähr 10[up]-20[/up] m und 10[up]7[/up] m. Insofern ist das Spektrum noch nicht vollständig erfasst. Es ist aber kaum vorstellbar, das tatsächlich in unserem Universum Lichtwellen außerhalb von dem genannten Bereich umherschwirren. Es ist schlicht kein Mechanismus zu deren Erzeugung vorstellbar. Insofern ist das Spektrum vollständig erfasst.
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von belgariath » 4. Aug 2015, 18:48

Yukterez hat geschrieben:[...] bei der Wellenlänge sind nach oben hin keine Grenzen gesetzt (nur nach unten - wenn der Schwarzschildradius eines Photons größer wird als seine halbe Wellenlänge müsste eigentlich Schluß sein). [...]

Ausnahmen machend,

Bild
Das mit der Unruhstrahlung ist neu für mich, werde ich mir demnächst nochmal zu Gemüte führen.

Dass ein Photon bei genügend kleiner Wellenlänge in seinem eigenen Schwarzen Loch gefangen ist, erscheint mir nach Durchlesen der von dir verlinkten Rechnung aufs erste einleuchtend. Aber je länger ich darüber nachdenke, desto unsicherer erscheint mir das. Für die Rechnung ist doch die Annahme notwendig, dass die Masse des betreffenden Photons vollständig innerhalb einer Kugel, deren Radius die halbe Wellenlänge ist, konzentriert ist. Ist das echt so? Was ist denn generell die Ausdehnung eines Photons?
Anderenfalls müsste man das Photon wirklich, wie es der Autor auch schreibt, in einem genügend kleinen Raum einsperren, damit es in sein Schwarzes Loch übergeht.

Gleichzeitig verwirrt und erhellt seiend, :-)
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von gravi » 4. Aug 2015, 18:57

Haben Photonen eine Masse? Und/oder eine Ausdehnung? Ich denke eher nicht, weshalb ich nicht glaube, dass man so wie angegeben rechnen kann... oder irre ich?

Gruß
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von Analytiker » 4. Aug 2015, 19:24

Photonen gelten als masselos. Sie haben jedoch eine Energie, die dem Produkt ihrer Frequenz mit dem Planckschem Wirkungsquantum entspricht. Setzt man die Compton-Wellenlänge eines Teilchens der Masse m mit dem Schwarzschildradius eines Teilchens der Masse m gleich, so kann man die Planck-Einheiten ausrechnen. Übrigens hat die Planck-Masse das Gewicht eines Staubkörnchens in der Größenordnung von dem Doppelten eines Hundertausendstel Gramms. Wenn es keine Extradimensionen gibt, dann kann das kleinste Schwarze Loch nicht weniger als eine Planck-Masse haben.

Gruß
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von tomS » 4. Aug 2015, 19:30

Yukterez hat geschrieben:nur nach unten - wenn der Schwarzschildradius eines Photons größer wird als seine halbe Wellenlänge müsste eigentlich Schluß sein ...
warum?
Gruß
Tom

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von tomS » 5. Aug 2015, 06:40

Energie und Wellenlänge eines Photons sind bezugssystemabhängig. Die invariante Masse ist Null. Es kann nicht in einem Bezugssystem ein SL sein, in einen anderen dagegen nicht.

Aus der RT folgt also nichts spezielles für hohe Energien bzw. kurze Wellenlängen.

Es ist schwierig, von einem Photonenzustand mit definierter Ausdehung zu sprechen. Als ebene Welle hat es unendliche Ausdehung. Man kann jedoch Wellenpakete geringer Ausdehung präparieren. In diesem Fall, dass die gesamte Energie in einem sehr kleinen Volumen enthalten ist, würde deine Argumentation eher zutreffen. Allerdings ist die invariante Masse immer noch Null.

Die Argumentation, dass bei der Planckenergie irgendwas besonderes passiert, ist oft sehr überhastet, da man dazu viel mehr über die Quantengravitation wissen müsste.
Gruß
Tom

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von seeker » 5. Aug 2015, 13:02

Nach oben hin ist die maximale Wellenlänge von EM-Strahlung durch die größe des Universums begrenzt: Es kann keine Schwingung darin geben, dessen halbe Wellenlänge länger ist als das Universum ausgedehnt ist.
Das ist freilich sehr viel und schon so energiearm, dass man es lange vorher schon nicht mehr detektieren kann (bau mal einer eine Antenne von z.B. 100 Lj Länge... :wink: ), relevant wirksam auf die Materie/das Universum sind solche Wellenlängen nicht mehr.
Im sehr frühen Universum könnte dieser Umstand mit der Wellenlängenbegrenzung aber durchaus relevant gewesen sein.

Nach unten hin ist die minimal mögliche Wellenlänge -SL und Plancklänge nun hin oder her- zumindest durch die physikalisch in unserem Universum möglichen Prozesse begrenzt, die in der Lage sind EM-Strahlung mit ultrakurzer Wellenlänge zu erzeugen, viel früher als SL und Plancklänge vielleicht (oder vielleicht auch nicht) zum Tragen kommen könnten.

Grüße
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von Pippen » 6. Aug 2015, 00:25

gravi hat geschrieben:Der Astronom versteht allgemein unter Licht alle Wellenlängen der elektromagnetischen Schwingungen, also beginnend von den Lang- und Längstwellen im Radiobereich bis hin zu den energiereichsten Gammafrequenzen.
Dieses Spektrum ist vollständig erfasst.

Gruß
gravi
Woher wissen wir, dass nicht links von den höchsten Gammafrequenzen und rechts von den kleinsten Keine-ahnung-wie-man-die-nennt-Frequenzen noch was ist? Wird das postuliert oder kann man das beweisen, zB weil jenseitige Frequenzen gg. c oder grundlegendere Axiome der Physik verstoßen? Oder ist es einfach nur eine Grenze der Technik?

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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von seeker » 6. Aug 2015, 15:50

Was noch als Grenze hinzu kommt ist der Umstand, dass es bei Wechselwirkungen von sehr energiereichen Photonen (also sehr kurze Wellenlänge) mit anderen Objekten (z.B. Materie*) zur Paarbildung, also Teilchenerzeugung kommt (https://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_%28Physik%29).
D.h. EM-Strahlung mit ultrakurzer Wellenlänge ist nur dann stabil, wenn sie isoliert/frei ist.

*: Sehr interessant und auch überraschend fand ich hierbei den experimentellen Befund, dass eine Paarerzeugung auch bei Stößen zwischen zwei Photonen geschehen kann:
http://journals.aps.org/prl/abstract/10 ... tt.79.1626
http://www.slac.stanford.edu/exp/e144/e ... Experiment

Grüße
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Re: Lichtspektrum vollständig?

Beitrag von Skeltek » 6. Aug 2015, 16:14

Die Systematik etwas als SL zu betrachten oder nicht ist eine rein statische Betrachtungsweise welche hier meiner Meinung nach völlig fehl am Platze ist.
Ein Photon kann grundsätzlich keinen omnidirektionalen (sphäroiden) EH ausbilden, solange es nicht mit etwas zusammenprallt.
Ob es sich beim Photon um ein SL handelt oder nicht, ist von dem Objekt und der Relativgeschwindigkeit abhängig mit dem es zusammenprallt.

Jedes Photon hat einen Ereignishorizont, es ist nicht möglich das Photon z.B. einzuholen, nachdem es einen passiert hat.
Die Frage die ihr euch stellt ist eher, unter welchen Bedingungen dieser EH sich hinter dem Photon schließt und eine Kugelform annimmt.
Ein Photon alleine für sich kann egal in welchem Bezugssystem keinen geschlossenen Kugel-förmigen EH ausbilden.
Ob ein Photon ein kugelförmigen EH ausbildet ist schlicht von dem Objekt abhängig, welches mit dem Photon kollidiert.

Die statischen Betrachtungsweisen Masse-behafteter SLs sind für Photonen nicht anwendbar.
Genauso würde (wenn man das ganze Beispiel komplett umdreht) ein schwarzes Loch, welches sich mit v=c von einem weg bewegt nicht als SL erscheinen - vom EH bekommt man da gar nichts mit.


Anderes Beispiel:
Ein SL-EH habe den Radius 1. Es wird umkreist von einem Sateliten im Abstand 1.01
Die Masse von SL und Satelit würde einen EH-Radius von 1.02 ergeben...
Aus Sicht des Sateliten ist er nicht im EH des SLs. Aus Sicht eines außen stehenden Beobachters ist er im EH (stationär betrachtet).

So ist das auch mit dem Photon:
Photon -> kein kugelförmiger EH bzw Radius =0.
Photon + kollidierendes Teilchen -> kugelförmiger EH bzw Radius >0

Zurück zum Beispiel mit dem Satelit:
Solange die erforderliche kinetische Energie um dem EH zu entkommen nicht in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wird, kann der Satelit dem "gemeinsamen EH" entkommen.
Selbst wenn zwei Photonen oder Teilchen welche einen EH ausbilden könnten zusammenprallen, müsste sich der EH erst um sie herum schließen bevor sie ihrem gemeinsamen Einflussbereich wieder entkommen.
Aber das sind natürlich vorwiegend nur Mutmaßungen von mir bzw eigene Spekulation.

Das nur mal zu dem Thema, ob Photonen ein EH ausbilden können...
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

Unentscheidbarkeit für Dummies: Dieser Satz ist wahr
oder
Diese Menge hat zwei Elemente: A und B

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