Würzburger Quantenphysik- Konzept

G32a  Wie unterscheiden sich Teilchen und klassische Teilchen?

Teilchen_2  Wellen

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste

Weil Teilchen keine Wellenpakete sein können, beschränkt sich die Quantentheorie darauf, ein Teilchen im Sinne der Quantenphysik als etwas zu definieren, das abgezählt werden kann.

Licht und Materie kann vorkommen in . .
. 1. Zuständen un-be-stimmter Teilchenzahl (z.B. kohärente Zustände/Glauber-Zustände bei Lasermoden, Radiowellen. Solche Zustände ähneln klassischen elektromagnetischenWellen im Anschauungsraum.

Möglicherweise gehören auch Atomlaser dazu, sicher auch kohärente Phononen-Zustände)

.
. . .
. 2. Zuständen be-stimmter Teilchenzahl (Teilchen-Zustände, Fock-Zustände). Wahrscheinlichkeitsverteilungen für zukünftige Messwerte kann man aus Wellenfunktionen in abstrakten Konfigurationsräumen erhalten.) Dazu gehören: .
. . 2.a Mehr-Teilchen-Zustände (verschränkte Zustände) wie z.B. Photonen- oder Elektronenzwillinge, Atomhülle. Ohne eine Messung gibt es hier keine individuellen Teilchen.
. . 2.b Ein-Teilchen-Zustände ("Teilchen" im Sinne der Quantentheorie): Elektron, Photon, Atom, Neutron, ...

Teilchen im Sinne der Quantenphysik

haben einige unveränderliche Eigenschaften wie Masse (Ruhemasse, die auch 0 sein kann), elektrische Ladung, Spin, ...

Abgesehen von diesen gilt:

klassisches Teilchen

Es kann eine be-stimmte Eigenschaft nur nach einer Messung haben. Alle klassisch denkbaren Eigenschaften sind messbar. hat stets be-stimmte Eigenschaften
Es kann komplementäre Eigenschaften nicht zugleich haben, also z.B. nicht Ort und Impuls (Geschwindigkeit) zugleich. hat komplementäre Eigenschaften zugleich
Es kann keine Bahn haben, weil es nicht zugleich Ort und Geschwindigkeit als Eigenschaften haben kann. Deswegen ist der Bahnbegriff für ein Teilchen sinnlos. Es ist physikalisch sinnlos, danach zu fragen, wie ein Teilchen von einem Ausgangsort an einen be-stimmten Zielort gekommen ist. kann eine Bahn haben. Das ist eine zeitliche Aufeinanderfolge von Orts-/Geschwindigkeits-Werten
Eine Eigenschaften A ist un-be-stimmt , wenn eine dazu komplementäre Eigenschaft B be-stimmt ist. Messungen  von A liefern also streuende Messwerte, wenn die komplementäre Eigenschaft  B jeweils den gleichen (be-stimmten) Wert hat. Für Paare komplementärer Messgrößen gibt es eine HUR. auch seine komplementäre Eigenschaften sind im Prinzip immer zugleich (exakt) messbar
Existieren für eine Messgröße/einen Vorgang A mehrere Möglichkeiten, zwischen denen nicht unterschieden wird, kommt es zur Interferenz (z.B. Ein-Teilchen-Interferenz). Dann sind in der Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Messwerte Minima und Maxima zu beobachten. Existieren für eine Messgröße/einen Vorgang A mehrere Möglichkeiten, so lässt sich (im Prinzip) immer (experimentell und theoretisch) entscheiden, welche Möglichkeit eintritt. Es kommt nicht zur Interferenz. Auch der Ausgang einer Messung von B lässt sich (im Prinzip) stets (experimentell und theoretisch) eindeutig entscheiden.
Bei einer Messung kann sich nur ein Messwert aus dem Spektrum der zugehörigen Messgröße ergeben. Häufig  besteht das Spektrum aus diskreten Werten.

Das Spektrum einer Messgröße hängt von der Versuchsanordnung ab.

Eine Eigenschaft kann in weiten Bereichen beliebige Werte haben.