Möbius,
was Du da erzählst, ist lauter wirres Zeugs. Ich habe auch nicht die Erwartung, dass Dich meine Argumente im geringsten überzeugen werden. Aber diejenigen, die Du mit Deinen unqualifizierten Pöbeleien attackierst und verunsicherst, verdienen eine Reaktion.
"Metaphysik" hatte Recht mit seiner Feststellung, dass es einen wesentlichen Unterschied macht, ob zwei Teilchen gegenläufig (wie in einem Collider) aufeinanderprallen, oder aber eins davon stillsteht (wie beim Aufprall kosmischer Teilchen auf Atome in der Atmosphäre). Im ersten Fall steht ein wesentlich höherer Anteil der Bewegungsenergie für die Erzeugung neuer Teilchen zur Verfügung, weil nichts davon für die Impulserhaltung des gemeinsamen Schwerpunkts vergeudet wird.
Wieviel Energie im einen oder anderen Fall für die Erzeugung neuer Teilchen zur Verfügung steht, hängt natürlch insbesondere auch von der Energie der Colliderteilchen bzw. der kosmischen Teilchen selbst ab. Aber es ist wichtig zu verstehen, dass diese Energien wegen der sehr verschiedenen Szenarien nicht mit derselben Effizienz wirksam werden.
Beim Collider ist die im Schwerpunktssystem (center of mass = cms) zur Verfügung stehende Energie gleich der Summe der Teilchenenergien. Für den LHC am CERN mit einer Strahlenergie von jeweils 7 TeV also
E_cms = 7 TeV + 7 TeV = 14 TeV = 14 * 10^12 eV
Die entsprechende Berechnung für den Aufprall kosmischer Protonen auf stillstehende Protonen in der Atmosphäre führt aber auf eine ganz andere Formel:
E_cms = Wurzel(2M² + 2M*E) ~ Wurzel(2M*E) für E >> M
wobei hier M = 0,938*10^9 eV die Masse und E die Energie des kosmischen Protons (im Bezugssystem des unbewegten Protons) ist.
Da in der zweiten Formel die Energie des Protons nur mit der Wurzel eingeht, muss diese erheblich höher sein, um eine zum Collider äquivalente Schwerpunktsenergie von 14 TeV zu erreichen, nämlich
E ~ (E_cms)²/(2M) = (14*10^12 eV)²/(2*0,938*10^9 eV) ~ 1,04*10^17 eV
Wohlgemerkt, 10^17 eV sind 10^5 TeV - kosmische Protonen brauchen also eine 10^5 TeV/7 TeV ~ 14 000 fach höhere Energie, um eine zum LHC äquivalente Schwerpunktsenergie zu erreichen.
Bedeutet das nun, dass vom LHC wegen seiner erheblich höheren Effizienz bislang in der Natur nie vorgekommene Prozesse möglich werden, welche dann möglicherweise einen Weltuntergang auslösen?
Wir wissen mit Sicherheit, dass die irdische Atmosphäre ständig von kosmischen Protonen bombardiert wird, welche sogar eine erheblich höhere Energie besitzen als die 10^17 eV, welche zur LHC Energie äquivalent ist. Die höchsten bislang nachgewiesenen Energien sind sogar bis zu 1000 mal höher, nämlich ~ 10^20 eV !!!
Soweit zu den wohlbekannten Fakten. Nun zu Deinen ziemlich wirren Argumenten:
Das macht keinen Unterschied, denn das sind relativistische Geschwindigkeiten in beiden Fällen und wenn man nun die Gesamtgeschwindgkeit als
(v(1)+v(2))/(1+v(1)*v(2)/c^2)
rechnet, dann sieht man, dass der Unterschied immer kleiner wird je näher c
Natürlich sind die Geschwindigkeiten in beiden Szenarien so dicht an der Lichtgeschwindigkeit, dass sie keine brauchbare Differenzierung mehr vermitteln. Deshalb beschreibt man die Vorgänge in der Hochenergiephysik, und darum handelt es sich hier, nicht mehr in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, sondern von der Energie.
Deine Kritik gegenüber "Metaphysik", dass es keinen Unterschied macht, weil die Geschwindigkeiten in beiden Fällen praktisch gleich (nämlich ~ c) sind, ist gleich doppelt bekloppt, denn erstens ist die Geschwindigkeit aus genau diesem Grund ziemlich ungeeignet, und zweitens hatte Metaphysik von vornherein von den unterschiedlichen Energien gesprochen, was auch Sinn macht, während Du hier die Geschwindigkeit einbringst, was völlig unpraktisch ist, wie Du ja selber ausführst.
Überhaupt scheint die Geschwindigkeit eines Teilchens in Deinem physikalischem Weltbild eine erheblich größere Bedeutung zu haben als die Energie desselben:
Die lassen die Teilchen gegeneinander fliegen, weil dadurch die Energie, die sie für die Geschwindigkeit für den Zusammenprall benötigen, geringer ist.
Das ist zwar nicht falsch, aber trotzdem ziemlich komisch, denn das klingt so als wenn Du sagen würdest: Die Temperatur ist so hoch, weil die Leute schwitzen.
In allen ultra-relativistischen Szenarien, wenn also v ~= c, ist nunmal die Energie ein sehr viel praktischerer Parameter als die Geschwindigkeit.
In relativistischen Impus p(v)=m(v)*v=m(0)v/sqrt(1-v^2/c^2) sowie der Energie E=sqrt(m(0)^2c^4+c^2p^2) sowie der daruas folgenden kinetischen Energie Ekin=E-m(o)*c^2 findest du (selbstverständlich) keinen Hinweis darauf, ob ein Teilchen ruht und das andere nicht.
Logischerweise hat jedes der beiden Teilchen eine entsprechende Energie und Impuls und die sind dann natürlich auch beide für eine vollständige Beschreibung erdorderlich, und zwar sowohl vor als auch nach der Wechselwirkung. Deine Zweikörperbetrachtung gilt nur im klassischen (nichtrelativistischen) Fall. Es ist auch wichtig zu verstehen, dass diese Energien und Impulse nicht invariant sind, sondern vom jeweiligen Inertialsystem abhängen. Die im Schwerpunktsystem zur Verfügung stehende Energie ist entscheident für die Frage, ob ein neues Teilchen von einer bestimmten Masse ezeugt werden kann oder nicht.
Peter
).
