Doppelspalt


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Gravitationswellen
Pulsar
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Doppelspalt
H-Sterne
Steffen Haase

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Doppelspaltversuch zeigt gleiche Welleneigenschaften aller Materieformen

Laut der hier vorliegenden Raumwellentheorie gibt bei der Lichtemission die spiralförmige Raumwelle des Elektrons Energie in Form von Raumanteilen ab. Demnach wird die Energieabgabe realisiert, in dem ein Elementarteilchen Teile seines Raumes auf ein anderes Teilchen überträgt. Dieser frei werdende Raum bewegt sich nunmehr als neue Spiralwelle, also als Photon, fort, bis er auf ein anderes Elektron auftrifft. Unter günstigen Bedingungen werden die Raumanteile des Photons wieder vollständig in die Raumwelle des Elektrons eingebaut. Wobei sich die Energie des Elektrons erhöht. In allen anderen Fällen wird das Photon reflektiert. Nicht nur Photonen sondern alle Elementarteilchen müssten laut dieser Theorie also einen Wellencharakter aufweisen.

Wie Doppelspaltversuche eindrucksvoll belegen, ist dies auch der Fall. Für den Versuch benötigt man eine Platte mit 2 variabel anzuordnenden Schlitzen. Diese bestrahlt man mit den unterschiedlichsten Elementen. Auf einem rückwärtigen Abbildungsschirm ist anschließend ein Muster zu beobachten. Dieses ist abhängig vom Strahlungsmaterial, Strahlungsstärke, Schlitzbreite, Schlitzabstand und Position des Schirms bzw. der Maske. Da der konkrete Versuchsaufbau technisch aufwendig ist, wurde unabhängig von dieser Ausarbeitung von Klaus Muthsam, Uni München, eine Software zur Simulation dieses Experiments erarbeitet. Diese Software ist an allen staatlichen Schulen Deutschlands kostenfrei einsetzbar und kann unter http://www.didaktik.physik.uni-muenchen.de/materialien/inhalt_materialien/doppelspalt/index.html runtergeladen werden (Größe 0,8MB - leicht zu installieren und zu deinstallieren).

Was zeigen diese Versuche? Verwendet man große Materieansammlungen wie Gewehrkugeln bzw. Farbspray, so erscheint auf dem Abbildungsschirm lediglich ein 2-streifiges Abbild der Schlitzmaske. Verwendet man Photonen, so werden nicht nur 2 Streifen sichtbar sondern durch Interferenzbildung erhält man eine vielstreifige Abbildung der Schlitzmaske. So ist es ja auf Grund des allgemein anerkannten Teilchen-Wellen-Charakters des Lichtes zu erwarten. Verwendet man nun an Stelle der Photonen Elektronen, Myonen, Protonen, Neutronen, He-Atome, Na-Moleküle bzw. Cs-Atome so erhält man genau die gleichen Interferenzmuster am rückwärtigen Schirm. Man muss lediglich die Spaltenbreite bzw. die Strahlungsenergie etwas variieren. Die Interferenzmuster bleiben bei allen genannten Elementen die gleichen.

Dies bedeutet, dass nicht nur Photonen einen Wellencharakter aufweisen, sondern alle Elementarteilchen eine wellenförmige Grundstruktur besitzen. Dies hatte Louis-Victor de Broglie

Wie verschiedene Wissenschaftler herausgefunden haben, birgt der Doppelspaltversuch jedoch einige Eigenwilligkeiten. So erscheint das Interferenzmuster auch dann, wenn man z.B. die Photonen einzeln, in einem zeitlichen Abstand, durch den Doppelspalt schießt. Daraus folgerte Richard Feynman, dass Teilchen von einem Ort zum anderen gelangen, indem Sie alle nur erdenklichen Wege gleichzeitig durchlaufen. Er hatte mathematisch nachgewiesen, dass die Summe der Beiträge aller Pfade den in der Praxis nachgewiesenen Wegen der Teilchen entspricht. Seine Methode wird als „Pfadintegralmethode“ bezeichnet. Danach kann man die Helligkeitsverteilung hinter einem Doppelspalt exakt mathematisch beschreiben. Nach diesem Grundsatz der Quantenmechanik durchläuft also ein Photon am Doppelspalt alle nur erdenklichen Wege gleichzeitig. Es durchläuft somit auch beide Spalten und bildet anschließend mit sich selbst Interferenzmuster aus (Quelle: Brain Greene, "Das elegante Universum", deutsche Ausgabe 02.2002, S.136, 137). Wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass bei den Experimenten nicht ein einzelnes Teilchen ein Interferenzmuster auf dem Abbildungsschirm erzeugt, sondern erst das Trefferbild vieler Teilchen ein Interferenzmuster auf dem Abbildungsschirm hinterlässt.

Im Gegensatz hierzu sagt die hier vorliegende Raumwellentheorie, dass sich die spiralförmige Raumwelle eines Photons, oder jedes beliebigen anderen Elementarteilchens, am Doppelspalt teilt und sich hinter der Spaltblende wieder vereinigt. Da die beiden Teilwellen bis zur Vereinigung in der Regel unterschiedlich weite Wege zurück legen, kommt es zu geringfügigen Laufzeitunterschiede und die Wellen vereinigen sich unter Interferenzbildung oder löschen sich aus. Auf der nachfolgenden Abbildung wurde versucht, dies darzustellen.

Die Ausgangswelle wird am Doppelspalt geteilt. Dadurch enthält jede Teilwelle weniger Energie. Die Energie eines Elementarteilchens ist von seiner Frequenz abhängig. Demzufolge verringert sich auch die Frequenzen der beiden Teilwellen. Die Teilung muss nicht zwangsläufig hälftig erfolgen. In Abhängigkeit von der zurückzulegenden Strecke der beiden Teilwellen und ihrer Frequenzen, kommt es nach dem Doppelspalt unter Interferenzbildung zum gegenseitig Auslöschen der Wellen oder sie vereinigen sich wieder zu der ursprünglichen Wellenform. Geringfügige Laufzeitunterschiede könnten hierbei durch Synchronisationsprozesse ausgeglichen werden. Da die zurückzulegende Strecke der beiden Teilwellen vom Auftreffwinkel der Ursprungswelle abhängig ist, löschen sich die Teilwellen unter einem bestimmten Winkel entweder immer auf oder sie vereinigen sich immer wieder. Dies bedeutet, dass man hinter der Spaltblende immer an den gleichen Stellen entweder ein Teilchen finden kann oder es dort keine Teilchen mehr gibt. Auch wenn man nur einzelne Teilchen nacheinander auf den Doppelspalt abschießt, entstehen auf dem Abbildungsschirm Muster, die wie interferierende Wasserwellen aussehen. In Abhängigkeit vom Auftreffwinkel können sich also auch einzelne Teilchen selbst auslöschen. Dies erscheint mir logischer, als die allgemein anerkannte Theorie, wonach ein Teilchen alle erdenklichen Pfade vor und nach dem Doppelspalt gleichzeitig durchläuft und sich die komplette Welle dann selbst im Wege steht.

 

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass das Programm auf den derzeit gängigen wissenschaftlich Erkenntnissen beruht und gänzlich ohne neue Theorien, wie z.B. die hier vorgestellte Raumwellentheorie, auskommt. Nachfolgend einige mit dem Programm generierte Ergebnisse. Man kann deutlich erkennen, dass die Interferenzen bei allen Teilchen ein ähnliches Muster ausbilden.

 

Probe

Energie

Spaltbreite

Spaltabstand

Zoom

Photonen

200 eV

600 μm

700 μm

10.000

Elektronen

200 keV

600 nm

700 nm

10.000

Myonen

200 meV

25 μm

50 μm

10.000

Protonen

500 μeV

100 μm

144 μm

10.000

Neutronen

500 μeV

100 μm

144 μm

10.000

He-Atome

177 meV

22 μm

46 μm

100.000

Na-Moleküle

48 meV

33 μm

46 μm

100.000

Cs-Atome

18 meV

33 μm

46 μm

100.000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vorhersage

 

Die Richtigkeit einer Theorie wird in der Regel durch ein Experiment bestätigt, bzw. es sollten Aussagen getroffen werden, welche durch ein Experiment überprüft werden können. Am Rande sei nur erwähnt, dass weder das eine noch das andere bisher von der vielfavorisierten Stringtheorie geliefert wurde. Im Rahmen dieser Raumwellentheorie wurden verschiedene Vorhersagen getroffen. Z.B. wurde genannt, dass Gravitationswellen mit Hilfe eines Interferometers nicht nachgewiesen werden können. Gebaut wurden bisher 3 solcher technisch sehr anspruchsvollen Anlagen in verschiedensten Gegenden dieser Erde (LIGO, GEO600 und VIRGO). Die Interferometer sind soweit empfindlich, das man aller paar Jahre mindestens eine Raumwelle nachweisen müsste. Gemessen wird nun seit ca. dem Jahre 2002. Wie in Rahmen dieser Abhandlung vorhergesagt, hat man bisher keine einzige Gravitationswelle detektiert. Im Februar 2005 hat man sogar die Bevölkerung um Mithilfe gebeten. Analog zu dem SETI-Projekt (zur Suche von außerirdischen intelligenten Lebensformen) sollen die freien Kapazitäten von PC´s von Privatpersonen dazu genutzt werden, um die riesigen Datenmengen auszuwerten. Geholfen hat aber auch das nicht. Beim Interferometerversuch handelt es sich aber um eine negative Vorhersage. Das bedeutet, dass voraus gesagt wird, dass man nichts messen wird. Dies ist leider nicht so überzeugend wie ein positives Messergebnis.

 

 Wenn nun die Photonen sich am Doppelspalt teilen und sich dahinter wieder vereinigen, so müsste man unmittelbar hinter der Schlitzmaske mehr Photonen zählen können, als im normalen Schirmabstand von einigen cm. Nach dieser Raumwellentheorie sollte ein statistischer Vergleich der beiden Versuchsanordnungen eine deutlich größere Photonenzahl direkt hinter der Schlitzmaske ergeben.  

 

Die Energie eines Photons ist gleich dem Produkt aus Planck´schen Wirkungsquantum und seiner Frequenz. Teilt sich nun ein blaues Photon mit einer Wellenlänge von 780nm hälftig am Doppelspalt, so entstehen 2 rote Photonen mit einer Wellenlänge von 390nm. Es ist anzunehmen, dass die hälftige Teilung jedoch genauso wahrscheinlich ist, wie jedes andere Teilungsverhältnis. Vielleicht könnte es in den extremen Teilungsbereichen von 9:1 und darüber, nicht mehr zu Teilung kommen. Dies kann man aber nur im Experiment herausfinden. Für den Fall, dass man die Anzahl der Photonen direkt hinter dem Doppelspalt mit der Anzahl der emittierten Photonen vergleicht, so muss man bei einer blauen Strahlungsquelle Photonen vom unteren Blaubereich bis in den Infrarotbereich zählen. Wobei man durch statistische Vergleiche die Photonen abziehen muss, welche von der Spaltmaske abgehalten werden. D.h., bei einem maximalen Teilungsverhältnis von 9:1 und einer Lichtquelle von 780nm fallen direkt hinter dem Doppelspalt Photonen der Wellenlänge von 702 bis 78nm an. Da sich unmittelbar hinter dem Doppelspalt die Photonen noch nicht wiedervereinigt haben, müssten dort, statistisch gesehen, mehr Photonen in diesen Frequenzbereichen gezählt werden, als im normalen Messabstand von einigen cm. Diese Methode erfordert jedoch mehr experimentellen Aufwand als die nachfolgende Variante.

 

Wie eingangs erläutert, haben rote Photonen ungefähr die halbe Frequenz von blauen Photonen. Verwendet man reines blaues Licht und geht man von einer hälftigen Teilung der Photonen am Doppelspalt aus, so benötigt man im einfachsten Versuchsaufbau eine blaue Lichtquelle, einen Rotfilter und einen Doppelspalt. In dem Versuch werden nun blaue Photonen auf einen Doppelspalt ausgesendet. In der ersten Versuchsanordnung wird zwischen Lichtquelle und Doppelspalt ein Rotfilter gesetzt. Durch den Filter werden die meisten Photonen zurückgehalten. Es dürften nur noch wenige blaue Photonen am Abbildungsschirm ankommen. Beim 2. Versuchsaufbau wird nun der Rotfilter direkt hinter dem Doppelspalt angeordnet (Rotfilter so dicht wie möglich an der Spaltblende positionieren). Legt ein Photon nun die von Feynman beschriebenen Wege zurück, so bleibt es immer ein blaues Photon. Dies bedeutet, dass es völlig egal ist, ob der Rotfilter vor oder nach dem Doppelspalt angeordnet ist. Es muss immer die gleiche Anzahl von Photonen aufgehalten werden. Denn, ob erst am Rotfilter 90% aller Photonen abgebremst werden und von den verbliebenen 10% noch einmal 50% am Doppelspalt hängen bleiben oder ob erst 50% von der Spaltblende reflektiert werden und anschließend von verbliebenen 50% nur noch 10% den Rotfilter passieren können, ist mathematisch gleichwertig. Es kommen bei diesem Beispiel immer nur 5% aller Photonen durch. Nach Raumwellentheorie werden aus den blauen Photonen kurzfristig rote Photonen. Diese können ungehindert den Doppelspalt durchlaufen. Anschließend vereinigen sie sich wieder zu blauen Photonen. Demnach müssten bei dieser Versuchsanordnung mehr blaue Photonen die Spaltblende passieren können, als beim ersten Versuch.

 

Der Versuch wurde im Februar 2006 mit einer ultravioletten LED und einem roten Kunststoffstreifen als Rotfilter durchgeführt. Als Doppelspalt musste eine eingeschlitzte Alu-Folie herhalten. Die Teilung der Photonen am Doppelspalt konnte nicht nachgewiesen werden. Ursache hierfür könnten die sehr einfachen technischen Mittel sein. Im Januar 2011 wurde der Versuch wiederholt. Diesmal wurde ein optischer Infrarotfilter verwendet. Dieser ließ nur extremes Rotlicht durch. Als Lichtquelle wurde die ultraviolette LED eingesetzt. Auch diesmal konnte nichts nachgewiesen werden. Wobei zu bemerken ist, dass der Filter eine Stärke von ca. 1,5mm hatte und somit deutlich dicker war, als die Spaltblende. Trotzdem lies der Filter ohne Doppelspalt immer noch Licht von der blauen LED durch. Sollte sich das blaue Licht hinter dem Doppelspalt in rotes Licht geteilt und kurz danach wieder zu blau vereinigt haben, so wäre diese Vereinigung innerhalb der Filterebene erfolgt und das Licht würde diesen nicht passieren können. Mit den eingesetzten technischen Hilfsmitteln konnte nicht ermittelt, wie viele Photonen tatsächlich den Filter passiert haben. Der Versuchsaufbau war auf Grund der beschränkten technischen Möglichkeiten sehr verbesserungsbedürftig. Hierzu fehlt mir aber die technische Infrastruktur und die Zeit. Somit ist dies nur eine Theorie und experimentell nicht bestätigt.

 

Bernd Jaguste

E-Mail: rwtbj-web@yahoo.de

Berlin, 01.07.2003

Stand: 02.01.2011

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