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SG131 Photonen

© H. Hübel Würzburg 2013

Elektron

Quantenobjekt

Glossar

Physik für Schülerinnen und Schüler

Ein Photon ist ein Elementarteilchen, das Träger folgender unveränderlicher Eigenschaften ist:

(In h = h/2·π ist h das Planck'sche Wirkungsquant). Es gehört zu den "Austauschteilchen", die u.a. für die elektromagnetische Wechselwirkung verantwortlich sind. Wegen seines ganzzahligen Spins gehört es zu den Bosonen. Bosonen besetzen besonders gern den gleichen Zustand. (vgl. Pauli-Prinzip).

Ein Photon ist ein Quantenteilchen, also ein spezielles Quantenobjekt. Es verhält sich anders als ein klassisches Teilchen. Es besitzt z.B. nicht gleichzeitig Ort und Geschwindigkeit (Impuls) als Eigenschaften. Über Messwerte lassen sich nur dann be-stimmte Aussagen machen, wenn sie gemessen sind. Andernfalls kann man nur Wahrscheinlichkeitsaussagen über das Eintreten von be-stimmten Messwerten machen.

Im Standardmodell ist ein Photon ein "Austauschteilchen", das die Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen vermittelt.

Wie bei allen Quantenobjekten gibt es auch Zustände mit zwei "verschränkten" Teilchen (hier: Photonenzwillinge oder Biphotonen oder Diphotonen) oder andere Vielteilchenzustände. Misst man bei einem Photonenzwilling die Teilchenzahl, erhält man 2. Aber ein Photonenzwilling enthält (wie andere Vielteilchenzustände) ohne "Zerlegung" durch eine Messung keine Photonen mit individuellen Eigenschaften. Man könnte auch sagen, er besteht nicht aus zwei individuellen Photonen.

Die Existenz von Photonen wurde u.a. durch den Fotoeffekt nahegelegt. Ein eindeutiger Nachweis seiner Existenz erfolgt im G-R-A- Versuch.

Früher war es üblich, eine "bewegte" oder "relativistische" Masse zu definieren durch m = E/c2 . Diese ist vom Bezugssystem abhängig und größer als 0. Das ist auch für ein Photon möglich. Heute hält man eine solche Definition für überflüssig und verzichtet lieber auf sie.

Aus einer höheren Warte sind Photonen wie Photonenzwillinge ... etc. "Anregungszustände des elektromagnetischen Feldes". Damit hängen einige weitere Einschränkungen für das Photon als Teilchen zusammen. Z.B. hat ein Photon stets einen un-be-stimmten Ort.

Hinweis: Auf diesen Seiten werden die quantenphysikalischen Begriffe "be-stimmt" und "un-be-stimmt" immer entgegen der Duden-Vorschrift mit Bindestrich geschrieben um jede Verwechslung mit den gleichlautenden umgangssprachlichen Begriffen zu verhindern.

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( Juni 2014 )