Masse von Atomen

Re: Masse von Atomen

von Phil am 14.05.2014 11:09

Hallo Spacerat

Naja, die Ziffern davor stimmen ja trotzdem. Wir sprechen hier übrigens von einer Größenordnung von 10⁻²⁷. Das heißt eigentlich ist der wert:

0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 660 538 921 (73) also liegt er zwischen

0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 660 538 991
und
0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 660 538 848

Ich finde das eigentlich beeindruckend genau, auf 10⁻³³ kg oder ein millionstel eines milliardstels eines milliardstels eines milliardstels eines Kilogramms. In der Physik wirst du bei jedem Wert eine gewisse ungenauigkeit haben, da exakte Messungen einfach nicht möglich sind. Aber grundsätzlich hast du recht, ein Wert mit mehr Digits spielt eine Genauigkeit vor, die nicht real ist. Das ändert aber nichts an den Stellen davor.

Re: Masse von Atomen

von Spacerat am 14.05.2014 18:22

@Phil: Ok, übergeredert.
Zurück zum Thema...
Wie gesagt, mir würde jetzt nur einfallen, die Masse eines Atoms bzw verschiedener Isotope über die Abstände der beteiligten Ladungsträger und über die daraus "verbleibende" nach aussen wirkende EM-WW zu erklären. Aber ich nehme mal an, dass man mit der aktuellen Methode genau dieses tut und die Anzahl der "erfundenen" Neutronen nur den Teil der Ladung terminieren, die halt nicht nach aussen wirkt. Dieses Modell aber scheint immer noch Lücken aufzuweisen, so dass man immer wieder neue "Teilchen" (er)findet, die diese Lücken schliessen - ein Wahnsinn, der anscheinend kein Ende nimmt. Evtl. müsste die korrekte Frage ja lauten, wie groß bzw. welche Masse das kleinste dieser Teilchen hat, Quarks wären da ja schon eine Idee. Wenn man die Quantenphilosophen dazu überreden könnte, dass deren "Teilchen" nur imagiär dazu dienen, die EM-WW zu erklären, wäre, denk' ich, alles in Ordnung. Immerhin ist die Quantenmechanik ja auch bloß ein Konzept und Konzepte können stets durch weitere Konzepte erweitert werden (@wl01: wie bei OOP ;)).

Re: Masse von Atomen

von Slim_Jim am 17.05.2014 18:31

hey spacerat,

wie du sicherlich merkst, fehlen dir scheinbar einige grundlagen, die für das verständnis von wechselwirkungen im atomaren bereich wichtig sind.

zum selbst nachdenken kannst du ja die bisher gemachten experimente nehmen und versuchen sie anders zu interpretieren. da gibt´s viele und das modell von elektronen, protonen, neutronen reifte über jahrhunderte (was ja jetzt kein argument für die stimmigkeit sein muss, wie das bsp der 4-säfte-lehre gut zeigt). daher mein vorschlag eigene ideen zu entwicklen und versuchen diese abzugleichen mit beobachtungen, die jeder auch selbst machen kann. gewisse kenntnisse in mechanik, chemie, strömungslehre und thermodynamik sind dabei ganz hilfreich. ich wäre mal gespannt, wie du da rangehst, denn ich selbst kanns kaum noch, weil ich mir das bisherige modell recht tief eingeprügelt habe und selbst für recht stichhaltig halte. aus der quantenphysik lässt sich einiges bauen, dass es in der natur nicht mal gibt, wie zb diese quasimaterialien mit ungewöhnlichen eigenschaften. die berechnungen für halbleiter und deren ladungstransport ist sehr präzise, wäre es nicht so könnten wir keine effizienten transistoren, detektoren usw bauen. alles eine frage der genauigkeit und die gerade beim beschichtungsprozess von großer bedeutung, denn verunreinigungen machen das ganze bauteil funktionsunfähig..... 

empfehlen kann ich dir: experimente von thomson (kathodenstrahlen; rosinenkuchenmodell - positive materiekugel in der elektronen regelmäßig verteilt sind); lenard (alu-folien mit elektronen beschossen -> atom weitestgehend leer!); rutherford (goldfolie mit alphateilchen beschossen -> atom besitzt sehr kleinen kompakten positiv geladenen kern; planetenmodell); bohr (erweiterung von rutherfords atommodell um quantenhypothese); schrödinger (ergänzung von deBroglie-materiewellen -> potentialtopf)

dies wäre die entstehungsgeschichte des heutigen atommodells. komplizierter wird es dann bei molekülen, da werden einige vereinfachungen geamcht, die manchmal willkürlich wirken. wenn man genauer hinschaut, sind diese aber sinnvolle näherungen und der fehler liegt dann im vernachlässigbaren bereich.

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Re: Masse von Atomen

von Spacerat am 17.05.2014 21:40

Hmm... mir fehlen eigentlich nur die Grundlagen, wie man auf ein Atommodell ohne Neutronen kommen könnte, also nur mit Protonen und Elektronen (McDaniel-77). Ich finde dieses Modell mit Neutronen schon ganz ok, nur ewnn ich dann Sätze wie

lese, dann denk ich genau an das, was dort steht, nämlich das es Quark (Käse) ist (ok, erstmal bekomm ich einen Lachanfall und dann denke ich mir meinen Teil). Das fängt dann schon da an, wenn man aus einem Neutron (--+) ein Proton (++-) und ein Elektron (-) bekommen will. Entweder sind Elektronen "nichts" dann stellt sich die Frage, womit sie die Ladung 1e tragen können. Oder sie sind selbst die Ladung 1e, dann müsste aber irgendwo Materie aus dem Nichts entstehen.

Ich würde da, wie gesagt, erstmal ganz pragmatisch über den Abstand der Ladungsträger innerhalb eines Atoms gehen, wobei positive und negative Ladungen gleich groß sein müssten. Ladunden wirken dabei kugelförmig um den Träger herum in alle Richtungen und nehmen mit steigendem Abstand umgekehrt proportional ab. Sich überlagernde Ladungen neutralisieren sich und je näher sich zwei unterschiedliche Ladungen kommen, desto neutraler wirken sie nach Außen. Masse würde sich dann nur über die Ladungswirkung nach Aussen definieren und zwar inkl. bevorzugte Wirkrichtungen.

Aber wie gesagt... dazu fehlen mir sehr viele Grundlagen. Aus diesem Grunde hatte ich ja ursprünglich auch gefragt, wie man das im Augenblick mit der Masse handhabt. Ich lese von einer Masse im Kern und frage mich dann, ob das die Gesamtmasse eines Atoms ist, oder ob man da noch die Masse der Elektronen hinzu zählen müsste. Am einfachsten wäre es also, wenn mir evtl. jemand - idealerweise evtl. McDaniel-77 selbst - erklären könnte, wie er sich das vorstellt (also wie man sich ein schlüssiges Atommodell ohne Neutronen vorstellen kann).

Re: Masse von Atomen

von Slim_Jim am 18.05.2014 10:38

hey spacerat,

ok, das kam bei mir anders an, weil du keine experimente/anwendungen genannt hast in denen neutronen vorkommen. 


jetzt fehlen dir doch die grundlagen? und natürlich muss man alle massen im atom zusammen rechnen, protonen, elektronen und auch neutronen. da die elektronen aber 1/1000tel der masse eines protons bzw neutrons besitzen, können diese für erste näherungen vernachlässigt werden (sonst nicht!). sie werden bei experimenten und grundlagenforschungen nicht vernachlässigt, da die gewünschte genauigkeit sonst nicht erreicht werden würde und die ergebnisse nicht mit dem modell übereinstimmen (zb bei ordnungszahl 20 (also 20 protonen und 20 neutronen), machen die massen der elektronen rund 0,025% aus). und elektronen sind nachweislich viel kleiner als protonen, nur eben die ladung ist gleich groß. da kann man nicht einfach mal das elektron und proton gleich groß annehmen. 

ich habe keine idee wie sich das PSE ohne neutronen erklären lassen soll. daher klinke ich mich mal aus und warte evtl auf daniel´s erklärung.

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Re: Masse von Atomen

von Spacerat am 18.05.2014 11:05

Tja, eine andere Möglichkeit gibt es wohl nicht.

Um das mit den Grundlagen noch mal zu verdeutlichen:
Ich kann mir halt nur das gängiste Atommodell vorstellen mit Elektronen, Protonen und Neutronen, diese Grundlagen sind vorhanden. Was mir dagegen fehlt sind Grundlagen, die die EM-WW betreffen, mit welcher es lt. Daniel möglich sein soll, ein Atommodell nur aus Protonen und Elektronen bestehen zu lassen. Wie ich sehe, scheinen dir diese Grundlagen auch zu fehlen.

BTW.: Wie kann man eigentlich beweisen, dass ein Elektron unbedingt kleiner als ein Proton sein muss? Afaik korelliert Masse ja nicht zwangsläufig mit Größe (Dichte), weshalb die Masse von Atomen auch durchaus aus verschiedenen Äbständen ihrer Ladungsträger resultieren kann. Evtl. ist das ja schon die ganze Erklärung, wer - außer Daniel - weis das schon?

Re: Masse von Atomen

von Slim_Jim am 18.05.2014 11:42

also ich habe mein ganzes studium über mit der EM-WW zu tun, aber ich sehe nicht den link zur erklärung von masse selbst. dh, trotz grundlagen und der kenntnis der vielen gleichungen und der daraus resultierenden differentialrechnungen, sticht mir dies nicht ins auge, was daniel nun wirklich meint, denn masse und EM-WW sind ja bekanntlich 2 verschiedene phänomene. einzig bei der berechnung des stromflusses in festkörper haben wir effektive massen (http://de.wikipedia.org/wiki/Effektive_Masse ) berechnet, um darin die WW von elektronen und streuzentren im volumen (also im prinzip widerstände) zu beschreiben. weiterhin kommen noch elektrische felder hinzu (raumladungszone am pn-übergang), die zb in halbleitern entstehen und die elektronen beschleunigen. dies alles bestimmt die leitfähigkeit eines materials. vllt hilft dir dies ja weiter, um selbst nachzudenken, was ich (noch) nicht bringe :) jedenfalls iust es nicht so simpel die bisherigen beobachtungen zu erklären, wie es bei daniel evtl rüberkommt (einfach was weglassen und dann wird´s einfacher). es würden sich aber viele freuen, wenn´s so wäre, besonders studenten

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Re: Masse von Atomen

von wl01 am 18.05.2014 12:34

Hallo Slim_Jim!

Also soweit ich es sehe, natürlich ist dies alles Spekulation, ist Masse nur eine zusätzliche Eigenschaft der Elementarteilchen (ob diese letztenendes Protonen/Elektronen,..., Quarks oder Plankteilchen sind), neben der Ladung, dem Spin oder .... eines positiven oder negativen Massenequivalent.

Und genau dies ist Masse m.A., ein "Bewegungsequivalent", das sich rein aus der Energie der Bewegung (oder sonstiger Energieformen) ergibt. Sprich die Ruhemasse von den "eigentlichen Elementarteilchen" wird mit großer Wahrscheinlich Null sein (vergleiche auch die "Dimensionalität und damit auch die Masse von Strings").

Also sind m.A. die sog. Higgs-Bosonen (die laut heutiger Lehre eben die Masse verursachen) auch nichts anders als Teilchen, die bei Energiezufuhr von den bekannten Teilchen abgespalten werden, also reine "Massenergänzungsteilchen", die von der angeblich bekannten Masse übrigbleiben).
Die Diskussion kommt mir vor wie die Diskussion im 19. Jhrt, "wie schwer die Seele sei"!

MfG

WL01 

PS:
Habe ich schon geschrieben, dass Licht und somit jede EM-Strahlung für mich lediglich eine Turbulenz im Tachyonenäther ist?

Re: Masse von Atomen

von wl01 am 18.05.2014 12:49

Hallo Spacerat!

Wie bereits vermerkt wurde, kann man Elementarteilchen nicht auf eine Waage legen und messen. Man kann lediglich die absorbierte/abgegebene Energie bei einer Wechselwirkung mit einem anderen Elementarteilchen messen.

Vereinfacht:
Elektronen sind schneller als Protonen, machen jedoch einen geringeren Bums als Protonen, Schlussfolgerung nach E=m*c2, Protonen haben eine größere Masse als Elektronen!

Außerdem gilt nach dem Boorschen Atommodell, dass Elektronen um den Atomkern (der vor allem aus Protonen... und aus Neutronen.. oder eben auch nicht... besteht) kreisen.
Wenn Elektronen nun schwerer als Protonen wären, wäre es eben exakt umgekehrt. Ein Hund wedelt eben aus dem selben Grund mit dem Schwanz und nicht der Schwanz mit dem Hund.

MfG

WL01

PS:
Habe ich schon geschrieben, dass Licht und somit jede EM-Strahlung für mich lediglich eine Turbulenz im Tachyonenäther ist?

Re: Masse von Atomen

von Slim_Jim am 18.05.2014 14:34

hey wl01,

manches geht in diese richtung, wie zb die erklärung der masse eines protons durch deren quarks: die quarks machen von dem proton nur ca 1% der masse aus, der rest wird den WW-teilchen (-kraft) zugeschrieben, ähnlich also wie atomkernen nur in fast umgekehrten verhältnissen von bindungsenergien und massen von teilchen (wenn wir den quarks mal realer charakter unterstellen)


die massen, die wir hier besprechen, sind doch ruhemassen. daraus können wir berechnen wie schnell wir ein elektron beschleunigen können. die kinetische energie kommt also oben drauf. andererseits habe ich auch noch kein festgehaltenes elektron gesehen....


das ist doch eindeutig: 21 gramm (da gab´s doch auch nen evidenzbasierten film drüber).... hahah


dieses modell ist so unglaublich falsch, aber leider für unser gehirn gut fassbar (ich weiß, dass du das weißt wl01). aber wieso werden neutronen angezweifelt!? ich finde postulate gut, die auch wirklich in materialwissenschaften anwendung (eine gewisse bestätigung) finden, wie eben neutronenstrahlung/-beugung. die praktischen verwendung und die daraus resultierenden neuen erkenntnisse über (magnetische) strukturen von materialkomposite sind doch verblüffend (ergebnisse können auch überprüft werden mit anderen anylseverfahren wie dem atomkraftmikroskop im magnetic-force-mode, womit man die speicherzustände auf festplatten darstellen kann).
ohne diese analysemethoden wären wir wahrscheinlich noch nicht so weit in der mikrosystemtechnologie bzw nanotechnologie. weiterhin unterscheiden sich neutronen wesentlich von den elektrisch geladenen elektron und proton. dazu hier mal eine nette präsentation, wie mit dem modell des neutrons gearbeitet wird: http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/Seminare/n_beugung_praesentation.pdf (geht um neutronenbeugung zur materialanalyse, welches die gleichen grundlagen hat wie die röntgenbeugung, nur eben mit einer magnetischen komponente, welches vom neutron kommt; die neutronenerzeugung, -fokussierung und -detektion).

und so abwegig ist doch ein neutron gar nicht. der unterschied zum proton ist, dass die elektr ladung fehlt, was ja auf einen tieferliegenden unterschied im aufbau deutet. da gehts dann los mit quarks, aber da traue ich mich nicht ran, ist mir zu hoch... die spielen auch noch keine rolle in den materialwissenschaften, genauso wie neutrinos und antineutronen nicht. mit protonen, neutronen, elektronen (sogar mit positronen) und photonen, ja sogar mit ganzen atomen, wird analytik betrieben und führt zu besseren synergetischen effekten bei der implantation von ionen in materialschichten, weil sie dadurch genau bestimmen können wo die ionen landen und wie diese verteilt sind. 
grundprinzip hierbei: je schwerer das projektil, desto kürzer ist deren wellenlänge und desto besser können wir auflösen!

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