Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von McDaniel-77 am 17.12.2012 04:01

Das Beispiel mit dem Plutonium war gut!

Allerdings
bedeutet es, wenn die Halbwertszeit 20.000 Jahre beträgt, dass dann nach 20.000
Jahren die Hälfte zerfallen ist. Wie man in menschlichen Beobachtungszeiträumen
von Sekunden, Minuten und Stunden auf 24.110 Jahre kommt, ist mir auch
schleierhaft.

Warum ein Atom zerfällt und wann es zerfällt, hängt zwangsläufig mit äußeren
"Umständen" zusammen. In Kernreaktoren können diese Prozesse mehr
oder weniger "kontrolliert" werden. Ein einzelnes Plutonium-239 Atom
zerfällt sicher nicht „zufällig". Anscheinend ist das Atom nur metastabil, es
genügt die Aktivierungsenergie und schon zerfällt es. Woher stammt die
Aktivierungsenergie?

Womöglich
ist die Kosmische Strahlung ein Auslöser für einen atomaren Zerfall, also
prinzipiell würde ich es der Elektromagnetischen Wechselwirkung zusprechen.
Vielleicht gibt es auch einen Zusammenhang, warum ein einzelnes „metastabiles" Atom
nicht zerfällt, aber in einer Gruppe dieser Atome sich eine Halbwertszeit
einstellt, welche angeblich nicht von der Gruppengröße abhängt.


McDaniel-77  

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von Oli am 17.12.2012 10:09

Bzgl. Kosmische Strahlung: Glaub ich nicht, da dies hieße, abgeschirmtes Material (z.B. tief im Erdboden) würde nicht zerfallen. Oder die Neutrinos sind Schuld...

Ein radioaktiver Zerfall durch Anregung (Neutronenbeschuss o.ä.) ist mir klar, der spontane Zerfall macht mir mehr Sorgen.
Metastabilität vorausgesetzt, wäre immer eine Aktivierungsenergie notwendig. Kein Zerfall bei vollständiger Abschirmung?

Sobald ein Atom zerfällt, wird Energie frei, die andere Atome zum Zerfall anregen könnte. Deshalb die kritische Masse, die angibt, ab welcher Gruppengröße jeder Zerfall mindestens einen weiteren Zerfall anregt. Aber daraus schließe ich, dass auch unterhalb der kritischen Masse die Gruppengröße die Zerfallsrate bedingt...

 Das alles bringt meinen Denkapparat ganz schön zum schwitzen!

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von McDaniel-77 am 17.12.2012 20:21

Sehr anregend!


Wenn man weiter denkt, liegt es vielleicht genau daran, dass die Aktivität einer Portion radioaktiven Materials mit der Zeit abnimmt, schließlich nimmt die "Kritische Masse" durch jeden Zerfall ab, die Wahrscheinlichkeit nimmt ab.


Zur Abschirmung möchte ich noch etwas sagen. Ich glaube nicht, dass eine Abschrimung möglich ist. Die EM-Wechselwirkung geht durch, jedes Proton im Universum "spürt" jedes andere Proton und jedes Elektron im Universum.  


McDaniel-77

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von Oli am 17.12.2012 20:50

Kannst du das erläutern?

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von McDaniel-77 am 17.12.2012 21:09

Ja, die Elektromagnetische Wechselwirkung ist nicht abschirmbar, weil alle Objekte im Universum elektromagnetisch "funktionieren". Protonen und Elektronen ziehen sich an, gleichnamige Ladungen stoßen sich ab.


Die Coulomb-Abstoßung ist 10^36-mal stärker wie die Gravitationskraft. Ich bin ohnehin der Ansicht, dass die Gravitation womöglich nur eine "Nebenwirkung" der EM-WW ist. Außerdem verhält sich die Coulomb-Kraft ebenfalls mit der 1/r²-Propotionalität.


Es gibt also keine Wirkungsgrenze. Ein Proton wirkt selbst auch ein Elektron in 100.000 Lichtjahren Entfernung 10^36-mal stärker, als die Gravitation zwischen den beiden Teilchen.


McDaniel-77     

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von Oli am 17.12.2012 21:12

Wenn ich sage, die kritische Masse von ABC beträgt x,xxkg, dann ist das eine absolute Aussage, bezogen auf maximales Volumen bei minimaler Oberfläche (also auf eine Kugel von ABC).
Steht die Kugel ABC mit einer Masse von x,xxkg schon eine Weile rum, dann sind nicht mehr x,xxkg von ABC vorhanden, die Masse ist unterkritisch geworden. Deshalb nur frische Atombomben verwenden, und immer ein bisschen mehr ABC reintun... Wobei Atombomben eh stets eine überkritische Masse an ABC enthalten - ein Zerfall löst mehr als einen weiteren Zerfall aus.

Im Kernreaktor ist zwar mehr als reichlich ABC vorhanden, aber auf ein "nichtideales" Volumen verteilt, ausserdem habe ich Moderatoren, die z.B. Neutronen einfangen, mit denen ich den Zerfall steuern kann.

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von Oli am 17.12.2012 21:22

Was du da sagst, sind quasi van-der-Waals-Kräfte auf größe Entfernungen. Aber die gibt es nicht.

Die elektromagnetischen Kräfte können anziehend oder abstoßend wirken, Gravitationskräfte nur anziehend.
Denk dir mal einfach ein Proton, 100.000 LJe weiter ein Elektron, und dazwischen ein weiteres Elektron... Was passiert?

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von McDaniel-77 am 17.12.2012 22:11

Es spielt keine Rolle, wie die Materie verteilt ist.

Schön, dass Du die Van-der-Waals-Kräfte ansprichst. Warum haften Atome aneinander? Jedenfalls nicht wegen der Gravitationskraft.

Denkt man weiter - warum bilden sich Planeten, warum haften Staub, Gase,
Plasma, Dreck aneinander? Jetzt ist es plötzlich die Gravitationskraft! Ich
glaube vielen Wissenschaftlern ist einfach nicht klar, was ein Faktor 10^36
bedeutet.

In Deinem Beispiel, was denn passiert, wenn zwischen dem Proton und dem
Elektron in 100.000 Lj Entfernung noch ein Elektron dazwischen geht. Hm,
vermutlich verteilen sich die Anziehungskräfte nun auf alle drei -
natürlich gibt es auch Abstoßungskräfte zwischen den beiden Elektron - und
schon entsteht eine komplexe Bewegung. Jetzt darf man nur keinen Rechenfehler
machen, die Hälfte von 10^36 hat nichts mit 10^18 zu tun, die Hälfte von 10^36
ist 0,5*10^36.

Der Vorteil der EM-WW ist doch, dass ein System basierend auf diesen Kräften,
sich selbst stabilisiert. Was beobachten wir? Stabile Planentenbahnen, stabile
Galaxien. Bei der monopolistischen Gravitationskraft, könnte sich kein stabiles
System ausbilden, es würde kollabieren. Die Saturnringe müssten doch schon
längst verklumpt sein, wenn sich die Materie der Ringe gegenseitig anziehen
würde. Die kleinste Fluktuation und dann bricht alles zusammen.


McDaniel-77  

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von Oli am 17.12.2012 22:38

Ich hab grad mal bei wiki nachgelesen, dass die van-der-Waals-Kräfte mit ungefähr der sechsten Potenz des Abstandes (welchen Abstandes? Ich vermute, des typischen Atombindungsabstandes...) abnehmen.
Anhand dieser unpräzisen Angaben auf wiki verliere ich übrigens nach und nach mein Vertrauen zu dieser ansonsten so tollen Idee der online-Enzeclopädie). Eine mathematische Herleitung dessen würde mich trotzdem mal interessieren, meine Fähigkeiten reichen dazu leider nicht aus...
Ich nehme obige Angaben trotzdem erstmal (in Ermanglung präziserem Wissens) an.

Typische Bindungslänge in Atomen: 74pm (H-H) bis 267pm (I-I)
Es kommt aber nur auf die Größenordnungen an, deshalb nehme ich jetzt zum Rechnen mal einfach 200pm.
Van-der-Waals-Kräfte nehmen in der sechsten Potenz mit der Entfernung ab.
Ich nehme jetzt zwei Atome im Abstand von 0,2mm, das ist die 10^6-fache ungefähre Bindungslänge.
Die van der Waalskräfte haben also um den Faktor (10^6) ^6 = 10^36 abgenommen. Gleichstand zwischen Gravitation und van-der-Waals-Kräften. Es dürfte offensichtlich sein, dass auf größere Entfernung die Gravitation überhand nimmt.
Und so dicht ist die Materie in unserem (beobachteten Teil des) Universums nicht...

Trotzdem will ich deine Bemerkungen nicht abtun, sie hören sich faszinierend und vielversprechend an. Auch beschleicht mich der verdacht, dass sich bei mir die Denkfehler grad anhäufen...
Mich würde eine Computersimulation interessieren, mit relativ dünn verteilter Materie (entsprechend unseres Universums). Was passiert mit einem geladenen Teilchen, wenn ich x km entfernt ein anderes geladenes Teilchen ein Stückchen bewege?

Re: Woher wissen Objekte, wann die Uhr geschlagen hat?

von McDaniel-77 am 18.12.2012 00:12

Warum sollten Van-der-Waals-Kräfte mit 1/r^6 (warum macht
dieser Editor immer zwei ^^ wenn ich die Taste 1-mal drücke?) abnehmen. In
unserer 3D-Welt ist es geometrisch logisch beweisbar, dass eine Wirkung mit
1/r² abnimmt. Aber das macht ja nichts, schließlich genügen die
Van-der-Waals-Kräfte um Moleküle zusammen zu lagern, also könnte das auch bei
Planeten und Sternen funktionieren.

Ich bin der Ansicht, dass die scheinbaren Kräfte, alle nur
eine "Nebenwirkung" der Elektromagnetischen Wechselwirkung sind. Die
Materie besteht nun mal aus Protonen und Elektronen. Aus Neutronen werde ich
noch nicht schlau, vielleicht sind es nur zusammen gelagerte Protonen +
Elektronen.

Eine kleine Nebenrechnung:

1/r^6 * 10^36 ~ 1/r²

10^36 ~ r^4

10^9 ~ r

Somit wären die Van-der-Waals-Kräfte nur 10^9-mal so stark,
wie die Gravitation bzw. erst bei einem Abstand der eine Milliarde Mal größer
ist, herrscht Brake-Even zwischen der Van-der-Waals-Kraft und der
Gravitationskraft. Eine Milliarde Meter sind immerhin eine Million Kilometer,
der Mond ist etwa 1/3 so weit weg.

Die Gravitation wird bekanntlich auf die Masse zurückgeführt,
jedoch ist die Masse nur eine scheinbare Eigenschaft der Materie.

MfG

McDaniel-77