4religion.de

Halman hat geschrieben: ↑

Di 20. Nov 2018, 22:16

Was hälst Du davon? Ist das nicht sensationell? Ist damit das Phänomen der Dunklen Energie erklärbar?

Ich würde erst einmal sagen: Faszinierend

Beim Lesen deines Beitrags habe ich zuerst mit der Stirn gerunzelt, denn der Begriff der negativen Temperatur ist nicht sinnvoll. Der Mittelwert von positiven Energien kann nicht negativ sein. Da muss ein Trick dabei sein.

Und tatsächlich, das ist so. Der Punkt ist, dass das System eine obere Energieschranke hat, also eine maximale Gesamtenergie

In Wasser und jedem anderen natürlichen System lässt sich diese Umkehrung nicht erreichen, da das System dazu unendlich viel Energie aufnehmen müsste, was unmöglich ist. Besitzen die Teilchen nun jedoch eine obere Grenze für ihre Energie, wie zum Beispiel die Spitze eines Hügels in der Landschaft der potenziellen Energie, ändert sich die Situation völlig. Genau ein solches System mit einer oberen Energiegrenze haben die Forscher um Immanuel Bloch und Ulrich Schneider nun im Labor für ein Gas von Atomen verwirklicht und folgen dabei theoretischen Vorschlägen von Allard Mosk und Achim Rosch.

Wie aus dieser Beschränkung jetzt ein negativer Mittelwert wird, weiß ich auch nicht, denn die Berechnung der Temperatur ist in dem Artikel nicht vorgeführt.
Aber aus den Bemerkungen daraus vermute ich, dass sich das Ganze als ein mathematischer Trick darstellt.

Die Funktion, die die Temperatur darstellt hat offenbar (nach den Bemerkungen) eine Polstelle, also eine Stelle, an der sie unendlich wird. Mathematisch kann man die Funktion aber fortsetzen und sie ist jenseits der Polstelle wieder definiert und negativ. Die Funktion 1/x um x=0 ist so ein Beispiel.

Inwieweit sich diese Tricks in physikalisch sinnvolle Vorhersagen ummodeln lassen, bleibt abzuwarten, ich denke die Leute vom MPI haben da schon einiges Interessantes im Auge.

Ob sich das Ganze zu einem Modell für die dunkle Energie ausarbeiten lässt, ist meines Erachtens offen. Es ist ja erst einmal nur eine Eigenschaft herausgestellt worden, die bei der dunklen Energie auftritt. Eine volle Modellierung dürfte um einiges Schwieriger sein.

ThomasM hat geschrieben: ↑

Mi 21. Nov 2018, 08:48

Beim Lesen deines Beitrags habe ich zuerst mit der Stirn gerunzelt, denn der Begriff der negativen Temperatur ist nicht sinnvoll. Der Mittelwert von positiven Energien kann nicht negativ sein. Da muss ein Trick dabei sein.

Als mein Bruder mir davon erzählte, reagiert ich zunächst skeptisch und fragte nach einer seriösen Quelle. Er verwies mich auf das MPI. Okay, dachte ich - das sollte ich ernst nehmen.

ThomasM hat geschrieben: ↑

Mi 21. Nov 2018, 08:48

Und tatsächlich, das ist so. Der Punkt ist, dass das System eine obere Energieschranke hat, also eine maximale Gesamtenergie

In Wasser und jedem anderen natürlichen System lässt sich diese Umkehrung nicht erreichen, da das System dazu unendlich viel Energie aufnehmen müsste, was unmöglich ist. Besitzen die Teilchen nun jedoch eine obere Grenze für ihre Energie, wie zum Beispiel die Spitze eines Hügels in der Landschaft der potenziellen Energie, ändert sich die Situation völlig. Genau ein solches System mit einer oberen Energiegrenze haben die Forscher um Immanuel Bloch und Ulrich Schneider nun im Labor für ein Gas von Atomen verwirklicht und folgen dabei theoretischen Vorschlägen von Allard Mosk und Achim Rosch.

Wie aus dieser Beschränkung jetzt ein negativer Mittelwert wird, weiß ich auch nicht, denn die Berechnung der Temperatur ist in dem Artikel nicht vorgeführt.
Aber aus den Bemerkungen daraus vermute ich, dass sich das Ganze als ein mathematischer Trick darstellt.

Und ich dachte schon ich bin zu doof, um es zu kapieren. Das Faszinierende an dem Artikel ist meiner Meinung nach der experimentelle Befund. Allerdings verstehe ich nicht, wie aus einer endlichen Summe positiver Impulse von Gasmolekülen ein Temperaturwert jenseits von Unendlich wird, wenn auch nur einige Milliardstel Grad -K.

ThomasM hat geschrieben: ↑

Mi 21. Nov 2018, 08:48

Die Funktion, die die Temperatur darstellt hat offenbar (nach den Bemerkungen) eine Polstelle, also eine Stelle, an der sie unendlich wird. Mathematisch kann man die Funktion aber fortsetzen und sie ist jenseits der Polstelle wieder definiert und negativ. Die Funktion 1/x um x=0 ist so ein Beispiel.

Inwieweit sich diese Tricks in physikalisch sinnvolle Vorhersagen ummodeln lassen, bleibt abzuwarten, ich denke die Leute vom MPI haben da schon einiges Interessantes im Auge.

Das denke ich auch. Laut dem MPI-Artikel wurde der Druck im Experimant negativ. Dies halte ich für sehr interessant.

ThomasM hat geschrieben: ↑

Mi 21. Nov 2018, 08:48

Ob sich das Ganze zu einem Modell für die dunkle Energie ausarbeiten lässt, ist meines Erachtens offen. Es ist ja erst einmal nur eine Eigenschaft herausgestellt worden, die bei der dunklen Energie auftritt. Eine volle Modellierung dürfte um einiges Schwieriger sein.

Warten wir ab. Die Forschung erscheint mir derzeit recht spannend.

Vielen Dank für Deine qualifizierte Antwort.

Halman hat geschrieben: ↑

Di 20. Nov 2018, 22:16

Die Boltzmann-Verteilung gibt an, wie viele Teilchen welche Energie besitzen
Bei niedriger positiver Temperatur (linkes Bild), wie sie in unserem Alltag üblich ist, liegen die meisten Kugeln im Tal bei minimaler potenzieller Energie und bewegen sich kaum, haben also auch minimale Bewegungsenergie.
Bei unendlicher Temperatur (mittleres Bild) verteilen sich die Kugeln in einer identischen Landschaft gleichmäßig über niedrige und hohe Energien.
Bei negativer Temperatur aber (rechtes Bild) bewegen sich die meisten Kugeln auf dem Hügel, an der oberen Grenze der potenziellen Energie.
Was hälst Du davon? Ist das nicht sensationell? Ist damit das Phänomen der Dunklen Energie erklärbar?

Das kommt dabei raus, wenn man Definitionslücken nicht ordentlich schließt.
Das Phänomen, was du da gefunden hast, heißt Besetzungsinversion, das z.B. bei einem Lichtverstärkermedium (Laser) hergestellt wird, um Strahlung zu verstärken. Hierbei ergibt sich rechnerisch eine negative Temperatur.

Der Fehler besteht in der Interpretation. Die Bolzmann-Verteilung (genauso wie die Fermi-Dirac-Verteilung beim Lichtverstärker) beschreibt den Gleichgewichtszustand bei einer gegebenen Temperatur. Hier ist nicht die Temperatur negativ, sondern die Zustände einfach im Ungleichgewicht.

Im Bilde deiner Kugellandschaft machst du folgendes, um den Zustand zu präparieren: Du schüttest wie Bolle Kugeln auf den Berg, und hältst im Tal den Staubsauger rein (- so wird das beim Laser gemacht). Dann findest du eine Besetzungsinversion, aber die Anschauung reicht, um drauf zu kommen, dass dieser Zustand alles andere als ein Gleichgewicht darstellt, und damit nicht die Temperatur beschreibt.

Ähnliche Anschauungsfehler führten mal zu der Idee, Neutrinos könnten eine imaginäre Masse haben, weil eine negative Ruheenergie gemessen wurde. Rechnerisch möglich, aber von der Idee her absurd.
Die Lösung war eine fälschliche Vernachlässigung einer elektronischen Bindungsenergie im Detektorkristall.

Christian41285 hat geschrieben: ↑

Mi 6. Sep 2017, 07:02

Wenn sich 2 Objekte mit jeweils Lichtgeschwindigkeit begegnen müssten sich beide
Geschwindigkeiten addieren so das die Geschwindigkeit Doppellichtgeschwindigkeit wäre doch das

Wieso addieren?
Im Gegenteil - ihre Geschwindigkeit geht dann doch auch Null!

Munro hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 15:04

Christian41285 hat geschrieben: ↑

Mi 6. Sep 2017, 07:02

Wenn sich 2 Objekte mit jeweils Lichtgeschwindigkeit begegnen müssten sich beide Geschwindigkeiten addieren so das die Geschwindigkeit Doppellichtgeschwindigkeit wäre doch das

Wieso addieren?
Im Gegenteil - ihre Geschwindigkeit geht dann doch auch Null!

Er meinte bestimmt, in entgegengesetztzer Richtung bewegen.
Dann werden die Geschwindigkeiten addiert, allerding mit Zeitdehnung.
https://de.wikipedia.org/wiki/Relativis ... ndigkeiten

Munro hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 15:04

Christian41285 hat geschrieben: ↑

Mi 6. Sep 2017, 07:02

Wenn sich 2 Objekte mit jeweils Lichtgeschwindigkeit begegnen müssten sich beide
Geschwindigkeiten addieren so das die Geschwindigkeit Doppellichtgeschwindigkeit wäre doch das

Wieso addieren?
Im Gegenteil - ihre Geschwindigkeit geht dann doch auch Null!

Da war einmal ein Mann. Der hieß Einstein, Albert Einstein. Und dieser legte ein für allemal die höchste erreichbare Geschwindigkeit fest - 300.000 km/s. Diese darf von niemandem und durch nichts überschritten werden, sonst ist was los...

Bei CERN werden Teilchen gegenläufig mit Lichtgeschwindigkeit in das System eingeführt. Damit diese nicht mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aufeinander treffen, bremst jede Seite auf halbe Lichtgeschwindigkeit ab. Diese Teilchen kennen selbstverständlich Einsteins Vorschrift.

Aufschlussreich dazu sind Einsteins Gedankenexperimente, über die selbst Physiker mit Humor - solche gibt’s tatsächlich - lachen.

R.F. hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 16:41

Bei CERN werden Teilchen gegenläufig mit Lichtgeschwindigkeit in das System eingeführt. Damit diese nicht mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aufeinander treffen, bremst jede Seite auf halbe Lichtgeschwindigkeit ab.

Im Ernst?

Welche wissenschaftliche Hilfskraft tritt denn da auf die Teilchenbremse? Diesem Idioten sollte man seine Papiere und anschließend einen überlichtschnellen Tritt in den Allerwertesten geben...

Münek hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 18:02

R.F. hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 16:41

Bei CERN werden Teilchen gegenläufig mit Lichtgeschwindigkeit in das System eingeführt. Damit diese nicht mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aufeinander treffen, bremst jede Seite auf halbe Lichtgeschwindigkeit ab.

Im Ernst?

Welche wissenschaftliche Hilfskraft tritt denn da auf die Teilchenbremse? Diesem Idioten sollte man seine Papiere und anschließend einen überlichtschnellen Tritt in den Allerwertesten geben...

Haaar har har, R.F. ist echt eine physikalische Spaßbremse.

AlTheKingBundy hat geschrieben: ↑

Fr 23. Nov 2018, 19:21

Haaar har har, R.F. ist echt eine physikalische Spaßbremse.

Wieso das denn? Erwin zieht mit seinem Verständnis den Physik-Spaßkanal doch bis zum Anschlag auf.