[Technischer Hinweis: Sollten Sie ungewollt diese Webseite ohne Webseitenmenü ("frame-los") vorliegen haben, so gelangen Sie hier zur kompletten menügesteuerten Elementarkörpertheorie-Webseite....  

 

Wie erfreulich aussagefähig das vorliegende masse-radius-gekoppelte Denkmodell ist, lässt sich am konkreten Beispiel der Neutronenmasseberechnung "leicht" verstehen. Aus der (e-Proton)-(q0-Elektron)-Wechselwirkung entsteht das Neutron. Die Gesamt-Masse des Neutrons mn ergibt sich zu:

mn = mp + me + ∆m       [mn1]

 

Aus praktischen Gründen werden "Zehnerpotenzen" exemplarisch wie folgt geschrieben: 1,23·10-3 = 1,23e-3. Das hat den Vorteil, daß der interessierte Leser die entsprechenden Zahlenwerte "gleich" in den "Computer" zur "Kontrolle" übernehmen kann (Copy&Paste).

Die Unsicherheiten der (CODATA)-(Masse-)Werte und der Naturkonstantenwerte sind nicht explizit benannt. Beispiel: Masse des Elektrons: 9,10938356e-31  kg   9,10938356(11)e-31, bedeutet eine Standardabweichung von ± 0,00000011e-31 kg. Es wird hier mit dem Wert 9,10938356e-31 kg gerechnet. 

Beispiel: Feinstrukturkonstante α:   0,0072973525664    0,0072973525664(17)

 

 

Es wurden zur Berechnung folgende Werte verwendet:

mA  = me = 9,10938356e-31  kg : Elektronenmasse

q0mA =   (4/α) · me =  4,99325391071e-28 kg

mB  = mp = 1,672621898e-27  kg  : Protonenmasse

c: 2,99792458e+08 m/s      α: 0,0072973525664   0,00365535710097  : ( 1- √( 1 - α ) )       0,77010243592 : 1/(1 + q0me/mp)

∆m = 1,405600680072e-30 kg       ∆Eee =    1,263290890450e-13 J      ~    0,78848416 MeV

mn(e-Proton-s-Elektron-Wechselwirkung) =  mp + me + ∆m  = 1,6749384370361e-27  kg

 

Vergleich mit experimentell bestimmter Neutronenmasse mn(exp) (1,674927471e-27 kg)  [Quelle: CODATA 2014]

mn(e-Proton-s-Elektron-Wechselwirkung) / mn(exp) ~ 1,0000065472

 

 

Hintergründe

Neutron  

Im Rahmen der hier vorgestellten materiebildenden Proton-Elektron-Elementarkörper-Wechselwirkung ist das (freie) Neutron neben dem Wasserstoffatom und (instabilen) Pionen eine weitere elektron-proton-basierende Materie-Möglichkeit. Wobei zu bemerken ist, daß das "freie" Neutron eine mittlere Lebensdauer von ~ 880 s besitzt. Elastische und inelastische Neutronen-Wechselwirkungen sind unter Berücksichtigung der theoriebeladenen Untersuchungsmethoden zu bewerten. Das Neutron induziert zwar magnetfeldabhängig ein magnetisches Moment, besitzt aber selbst keines. Diese erst einmal „abenteuerlich“ anmutende Aussage, die konträr zu den Aussagen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) ist, wird weiter unten phänomenologisch erläutert und formalisiert.

Im Folgenden werden die Neutronenmasse mn und das magnetische Moment ∆μBn des Neutrons konkret aus einer Proton-Elektron-Ladungswechselwirkung berechnet.

Vorbetrachtungen

Begriff der elektrischen Ladung

Elektrische Ladung ist ein Sekundärbegriff der herrschenden Physik, der eine von der Masse und dem Radius des Ladungsträgers abgekoppelte "phänomenologische Entität" suggeriert. Spekulationen über die "Natur der elektrischen Ladung" beruhen auf den historischen Denkmodell-Entwicklungen. Elementarkörpertheorie basierend sind alle vermeintlichen Ladungswechselwirkungen auf Masse-Radius-Kopplungen zurückzuführen. (Elektrische) Ladungen innerhalb der Elementarkörpertheorie kommen nur implizit über Funktionen der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α vor.

"Schlüssel" zum Verständnis der Materiebildungen sind die phänomenologisch begründeten Ladungsmöglichkeiten. Zum einen die energetisch ruhemasse-ruheradius-äquivalente (starke) Elementarkörper-Ladung q0 und die elektrische Elementarladung e.

Ausgehend von der Masse-Radius-Konstantengleichung [F1], dessen universelle Bedeutung und Anwendbarkeit aus dem Postulat einer kleinsten (skalaren1) Wirkung h (Plancksches Wirkungsquantum) folgt, lassen sich u.a. alle materiebildenden Ladungskonstellationen konsistent "durchrechnen".

1Diese Aussage ist nicht trivial, da das Plancksche Wirkungsquantum auch der kleinsten Wirkung des axialen Drehimpulsvektors entsprechen könnte.

Details zum Verständnis der Masse-Radius-Konstanten-Gleichung siehe das gleichnamige Kapitel und als "berühmte" Anwendung die exakte Berechnung des Protonenradius.

 

Zusammenhang zwischen Elementarladung e und starker gesamtenergie-repräsentierender Elementarkörperladung q0

                                 

 

 

                                                                                             

Berechnung der Neutronenmasse mn aus der materiebildenden Überlagerung von Elektron und Proton

Die Neutronenmasse mn geht aus einer materiebildenden Ladungswechselwirkung des Elektrons und Protons hervor und lässt sich durch die Wechselwirkung der Elementarkörperladung q0 für das Elektron und der elektrischen Elementarladung e für das Proton verstehen sowie berechnen, Hintergründe und Details siehe die Kapitel Ladungsabhängige Materiebildung

                                                                                                         

Allgemein gilt für die e - q0 - Wechselwirkung zweier Ladungsträger mit den Massen mB(e) und mA(q0

 

Aus der (e-Proton)-(q0-Elektron)-Wechselwirkung entsteht das Neutron. Die Gesamt-Masse des Neutrons mn ergibt sich aus:

mn = mp + me + ∆m ( : Gleichung [mq0e] )         [mn1]

 

Es wurden zur Berechnung folgende Werte verwendet:

mA  = me = 9,10938356e-31  kg : Elektronenmasse

q0mA =   (4/α) · me =  4,99325391071e-28 kg

mB  = mp = 1,672621898e-27  kg  : Protonenmasse

c: 2,99792458e+08 m/s      α: 0,0072973525664   0,00365535710097  : ( 1- √( 1 - α ) )       0,77010243592 : 1/(1 + q0me/mp)

∆m = 1,405600680072e-30 kg       ∆Eee =    1,263290890450e-13 J      ~    0,78848416 MeV

mn(e-Proton-s-Elektron-Wechselwirkung) =  mp + me + ∆m  = 1,6749384370361e-27  kg

Vergleich mit experimentell bestimmter Neutronenmasse mn(exp) (1,674927471e-27 kg)  [Quelle: CODATA 2014]

mn(e-Proton-s-Elektron-Wechselwirkung) / mn(exp) ~ 1,0000065472

Unter Berücksichtigung des phänomenologisch begründeten, näherungsfreien Lösungsweges, in formal-analytischer Gestalt der Gleichung(en) : mn = mp + me + ∆m [mq0e], ist das "theoretische" Ergebnis der Elementarkörpertheorie basierenden Neutronenmasse-Berechnung gemäß ladungsabhängiger Proton-Elektron-Wechselwirkung als sensationell zu bezeichnen.

 

Randnotizen

Da im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) Protonen und Neutronen postuliert aus Quarks, Seaquarks und Gluonen bestehen und die "vermuteten" Quark-Massen nur ca. 1% der Protonen/Neutronen-Masse ausmachen, ist dort nur eine Massendifferenz zwischen Neutron und Proton in Bezug zur postulierten asymmetrischen Substruktur  „berechenbar“. Das diesen SM-Berechnungen mit der Objekt-Unbestimmtheit in Form von 99% Bindungsenergie eine unverhältnismäßige Beliebigkeit innewohnt, erscheint SM-Gläubigen offensichtlich wenig problematisch. Insgesamt gilt u.a. folgendes zu bedenken...

Gell-Mann und Zweig schlugen bereits 1964 Quarks vor, das war 4 Jahre bevor Experimente am SLAC (Stanford Linear Accelerator Center /National Accelerator Laboratory, gegründet 1962)) auf eine Substruktur des Protons (vermeintlich) deuteten. Doch diese Deutung war offensichtlich von Anfang an eine stark theoriebeladene Interpretation. Im Rahmen der Elementarkörpertheorie ist leicht verständlich, wie der Radius des Protons struktur-energetisch in Abhängigkeit der Schwerpunkt-Geschwindigkeit radialsymmetrisch kleiner wird. Die vermeintlich „protonenradius-innenliegenden“ Streuzentren sind im Ergebnis die radius-verkleinerten Protonen selbst. Diesbezügliche Beschleunigerergebnisse sind somit im Einklang mit Streuzentren, die kleiner sind, als der Radius eines ruhenden Protons. Details zum Protonenradius siehe gleichnamiges Kapitel.

Hier ist auch zu bemerken, daß die einzelnen Streuzentren nicht experimentell bestimmbar sind, da es sich stets um ein Teilchen-Ensemble handelt. Die „suggestive Reduktion“ auf ein über Strukturfunktionen rechenbares Proton ist nichts weiter als ein befriedigtes Verlangen der Theoretiker, die sich eine Substruktur gemäß ihrer theoretischen Annahmen wünsch(t)en.

Der nicht vorhandene Spin der Quarks und Gluonen

Die erste Annahme war, bedingt durch die theoretischen Vorgaben Mitte der 1960er Jahre, daß im Bild des SM der postulierte Protonenspin sich zu 100% aus den Spinanteilen der Quarks zusammensetzt. Diese Annahme wurde 1988 bei den EMC-Experimenten nicht bestätigt. Ganz im Gegenteil, es wurden sehr viel kleinere, sogar mit Null verträgliche Anteile gemessen ( ∆∑ = 0.12 ± 0.17 European Muon Collaboration). Die Quark-These von fermionischen Spin-1/2-Teilchen war somit widerlegt. Hier hätte man aus wissenschaftlicher Sicht die "Quark-Idee" experimentell basierend, argumentativ "begraben" müssen. Man kann diesen verpassenden (möglichen) Wendepunkt gar nicht genug "strapazieren". Mit welcher Berechtigung werden (auch heute noch) Quarks als Spin-1/2-Teilchen "vorgestellt"? 

Auch die zweite Annahme, daß die ins Leben gerufenen Gluonen zum Protonenspin beitragen, ergab nicht das gewünschte Ergebnis. In der dritten, derzeit aktuellen Theorie-Fassung sollen nun Quarks, Gluonen und deren dynamisch-relativistische Bahndrehimpulse im Ergebnis fein säuberlich den Protonenspin ausmachen :

Wie ein postuliert masseloses, nichtreales Theorieobjekt, sprich Gluon, einen "suggestiven" (relativistischen) Bahndrehimpuls generiert, soll ruhig Geheimnis des SM bleiben (psst). Bei genauer Betrachtung besitzt diese 2.Nachkorrektur den Vorteil, daß das Ergebnis im Rahmen der Gitter-Eichfeld-Theorie und hübschen neuen Konstrukten, wie "Pionenwolken", rein algorithmisch in Großrechner-Anlagen "errechnet" wird und aus Sicht der SM-Gläubigen nicht falsifiziert werden kann. Es wird also solange "kombiniert", bis das gewünschte Ergebnis iterativ vorliegt. Aber selbst diese, an den Haaren herbeigezogene Maßnahme, rechtfertigt offensichtlich keine Klassifizierung der Quarks als Fermionen. Denn egal wie konstruiert das asymmetrische Ensemble aus nicht beobachtbaren postulierten Theorieobjekten und Wechselwirkungen auch immer annonciert wird, die Quarks selbst wurden schon 1988 nicht als Spin-1/2-Teilchen "gemessen".

Diese Leute sind so überzeugt von ihrem Glauben, daß sie das Wesentliche offensichtlich aus den Augen verloren haben. Wieso sollte eine komplexe, mehrobjekt-asymmetrisch, ladungsfragmentierte, dynamische Substruktur einen Spinwert 1/2 und eine ganze Elementarladung e über dynamische Zustände im zeitlichen bzw. statistischen Mittel erschaffen? Der Vergleich mit dem SM-postuliert punktverarmten, "leptonischen" Elektron, mit Spinwert 1/2 und ganzer Elementarladung e, welches ohne "dynamische Mühe" und Struktur dieses "schafft", identifiziert die Quarks-Gluonen-These als Glaubensmärchen. Nicht zu vergessen: QED-Ladungsabschirmung und QCD-Antiscreening sind inkonsistente Denkkonstrukte. Darüber hinaus ist auch die postulierte Asymmetrie der Quark-Ladungsträger in Form stark unterschiedlicher Massen(-Grenzen) und unterschiedlich fragmentierter elektrischer Elementarladung eine erkenntnistheoretische Zumutung, insbesondere unter dem Aspekt das Quarks nicht detektiert werden können (Confinement-These). Eine umfangreiche Analyse des SM findet sich im Kapitel Standardmodell der Teilchenphysik.

Berechnung der Proton-Neutron-Massendifferenz mittels Gitter-Eichfeld-Theorie (April 2015), siehe Ab initio calculation of the neutron-proton mass difference

Berechnung der Proton-Neutron-Massendifferenz mittels S-Matrix Methode (1964)

 

 

"Ungeliebter" Sachverhalt

Es folgt die Erwähnung eines Sachverhaltes, der "gerne" von der herrschenden Physik bei der "Beschreibung der Neutronensynthese", respektive bei dem Zerfall des Neutrons unerwähnt bleibt. Legt man die in der Literatur angegebene maximale kinetische Energie (~ 0,78 MeV) des bei dem Zerfall des Neutrons emittierten Elektrons zu Grunde, so ergibt sich die Massendifferenz des Neutrons zum Elektron und Proton direkt aus der relativistischen (kinetischen) Energie des Elektrons.

Das ist nur dann als triviale Aussage zu verstehen, wenn man das Neutron Elementarkörper basierend aus einer direkten Proton-Elektron-Wechselwirkung (wie oben beschrieben) "gewinnt". Im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik haben wir jedoch eine postulierte Quark-Umwandlung und postulierte Neutrino-Emission vorliegen. 

Das SM liefert - im Vergleich zur Elementarkörpertheorie -  keine Möglichkeit etwas "Konkretes" zum Neutronenzerfall  formal-analytisch bzw. näherungsfrei zu berechnen. Mittelungen über freie Parameter, variable Kopplungskonstanten und postulierte Theorieobjekte und deren gleichfalls postulierte Wechselwirkungen sind zwar nachvollziehbar aber ohne (direkten) Existenzbeweis. Exemplarisch wird in den Kapiteln Neutrinos und Standardmodell (formal) logisch begründet, warum Quarks, Neutrinos, W-Bosonen und die Schwache Wechselwirkung nichts weiter als "epizyklische" Fantasien sind.

Vorgeschmack

Bedenke: Ein Experiment braucht zu seiner Konzeption eine konkrete Fragestellung. Ist die Fragestellung das Ergebnis eines mathematischen Formalismus der auf abstrakte Symmetriebeziehungen baut, so ist das Versuchsergebnis entsprechend theoriebeladen. Wenn dann noch die messbaren Ergebnisse vorselektiert und nur indirekt mit den postulierten Theorieobjekten „verbunden“ sind, ist der Interpretations-Beliebigkeit nichts mehr entgegenzusetzen. Die so theorieinduzierte, „erfundene“ Wissenschaft ist dann nichts weiter als ein dogmatischer Einigungsprozess ohne realphysikalisch basierenden Hintergrund.

Was ist und was darf sein?

Das einzige realobjekt-fassbare Argument für die Substruktur des Protons wäre bei genauer Betrachtung das magnetische Moment. 

        

Wink mit dem Zaunpfahl: Wird von dem experimentellen Wert des magnetischen Momentes des Protons der "semiklassisch-theoretische" Erwartungswert subtrahiert und die Differenz mit dem experimentellen Wert des magnetischen Moments des Elektrons minus dem theoretischen Wert des magnetischen Moments des Elektrons verglichen, folgt, daß diese "größenordnungs-ähnlich" (1/1.18) sind.

 

 

μBp   =      1,4106067873e-26 J/T    -    5,0507836982111e-27  J/T          =    9,0552841747889e-27  J/T  

           μBe    =  9,284764620e-24 J/T    -  9,27400999205404e-24J/T   =   1,075462794596e-26  J/T  

1,18766321833414  = μBe / μBp

 

Mit anderen Worten: "Verkörpert" man das magnetische Feld in einer "energetischen Analogie" so resultieren das messtechnisch erfasste magnetische Moment des Protons und des Elektrons aus der jeweiligen energetischen Überlagerung mit dem Magnetfeld. Das Magnetfeld selbst als „Energiegeber“ ist in Wechselwirkung mit Elektron und Proton und liefert einen messungsinhärenten, gekoppelten, "teilchenspezifischen" Beitrag in der Größenordnung von 1e-26 Joule/Tesla zum gemessenen magnetischen Moment des zu "untersuchenden" Objektes. Das bedeutet: Der ganze mathematische QFT-Zauber um vermeintlich anomale (intrinsische) magnetische Momente und deren teils „leptonischen“ QED-Korrekturen sind theorieinduziert, oder schlichter formuliert - im wahrsten Sinne des Wortes - gegenstandslos. Des Weiteren folgt daraus: Das experimentell bestimmte magnetische Moment des Protons ist nunmehr ohne Substruktur plausibel. 

Die  elementarkörperbasierende denkmodell-analytische „Bestandsaufnahme“ ist in sehr guter Übereinstimmung mit dem gemessenen magnetischen Moment des Neutrons. Ergebnis: Das neutrale Neutron besitzt kein eigenes magnetisches Moment, so wie es im Rahmen semiklassischer und elementarkörper-basierender Grundlage für ungeladene Objekte gilt:

 

                  ∆μBn    =                        μBn(exp)               -    μBn(th)

                                               9,6623650e-27 J/Tesla    -   0   J/Tesla

μBn(exp)  =  ∆μB =   9,6623650e-27 J/Tesla    -   0   J/Tesla       =     9,6623650e-27 J/Tesla        

                                                                                    [CODATA 2014]

 

 

Konsistente Annahme: Der gemessene Wert μBn(exp)  =  ∆μB  ~ 9,66237e-27 J/Tesla ist „nichts weiter“ als der messungsinhärente Beitrag des Magnetfeldes,  den das Neutron, welches gemäß Elementarkörper basierender materiebildender Ladungswechselwirkung aus Elektron und Proton entstanden ist, im Magnetfeld „ induziert“.

"Beweis"-Führung: Wenn die Annahme zutrifft, dann muß sich das magnetische Moment des Neutrons (μBn(exp)  =  ∆μBn) aus den messungsinhärenten Magnetfeldbeiträgen von Elektron und Proton (μBe und μBp) berechnen lassen. Eine "einfache" Möglichkeit die drei Größen ∆μBn, ∆μBe und μBp ohne explizite Kenntnis der Magnetfeldverkörperung zu verbinden ist : (∆μBn)² mit ∆μBe · μBp gleichzusetzen. Hier gilt zu berücksichtigen, daß das Neutron aus der q0-Elektron und e-Proton Ladungswechselwirkung zusammengesetzt ist. Das lässt sich durch den Faktor 1 + (e/q0) = 1 + (√α/2) ausdrücken. Das resultierende - konsistent phänomenologisch begründete - Ergebnis [μn] sollte Alle aufhorchen lassen.

 

 

Gleichung [μn] lässt sich phänomenologisch begründet noch "verfeinern", indem eine explizite Massenabhängigkeit des Neutrons mit in die Berechnung eingeht, die die effektive ladungsabhängige Masse-Verkleinerung (inhärent damit gekoppelt eine ladungsabhängige proportionale Ladungs-Radius-Vergrößerung) im Verhältnis zur Gesamtneutronenmasse ausdrückt. "Ähnlich" wie beim Wasserstoffatom vergrößert sich der Objektradius in Abhängigkeit der Ladung, nur das im Falle des Neutrons das Proton als Elementarkörperladungsträger e (e-p) mit dem Elektron als Elementarkörperladungsträger q0 (q0-e) wechselwirkt. Des Weiteren bleibt das Neutron als solches gesamt-energetisch "erhalten", wo hingegen das H-Atom die Hälfte der Gesamtenergie als (α/4)-skalierte Bindungsenergie abstrahlt. Daraus resultiert beim Neutron der Faktor 2 für die effektive Ladungsmasse im Vergleich zur Neutronengesamtmasse. 

 

Fazit

Die konsistent phänomenologisch begründete, formalisierte Voraussage zum magnetischen Moments des Neutrons (Gleichungen [μn] und [μn2]), basierend auf ladungswechselwirkenden Magnetfeldbeiträgen von Elektron und Proton ( μBe und  μBp ), identifiziert das Neutron als elektron-proton-basierend. Jedoch ist das magnetische Moment des Neutrons eine reine "Magnetfeld-Verkörperung", bedeutet: Das "magnetfeldbefreite" Neutron besitzt - im Vergleich zu Proton und Elektron - kein intrinsisches magnetisches Moment, sondern dieses besteht ausschließlich aus dem magnetfeld-messungsinhärenten Beitrag ( μBn = μBn(exp) ).   

 

... additive  [Joule/Tesla] - Magnet - Beiträge für Proton, Neutron und Elektron stammen aus dem "Feld" selbst ...

                                                                                             

                            ∆μBp         ~          ∆μBn                ~      ∆μBe                [ ! ]

                            9,055284175e-27    ~      9,6623650e-27              ~ 1,075462794596e-26

                                        1                :           1,06704161                 :        1,18766322

 

 

Vorliegende experimentell gestützte Analyse und die resultierende phänomenologisch begründete Formalisierung   demontiert die Annahme (asymmetrisch) Quarks-Seaquarks-Gluonen-substrukturierter Protonen und Neutronen.

 

Am Beispiel der magnetischen Momente wird deutlich, wie fatal sich falsche (Substruktur-)Annahmen auf die Entwicklung der Grundlagen-Physik auswirk(t)en. Der generelle Denkfehler bei allen Messungen liegt in der methodischen Vernachlässigung der "Struktur" - der von „außen“ eingebrachten - Wechselwirkungs-Energie, hier der Energie-Verkörperung des Magnetfeldes ausgelöst durch das zu untersuchende Objekt. Im Ergebnis ist das SM am Ende und wir stehen wieder am Anfang. Es galt und gilt die Phänomenologie und Wechselwirkung des „Feldes“ denkmodell-plausibel zu gestalten, bevor eine Formalisierung erfolgt. 

 

Betrachtungen zur Anatomie anomaler magnetischer Momente

Eine ausführliche u.a. zahlenanalytische Bestandsaufnahme der magnetischen Momente und ein Standardmodell-alternativer Ansatz werden im separaten Kapitel Betrachtungen zur Anatomie anomaler magnetischer Momente vorgestellt.

 

 

Weiterführend: In dem Kapitel Spin & Magnetische Momente wird plausibel gezeigt und formal-analytisch berechnet, wie - in energetischer Analogie -  eine elektrisch geladene Hohlkugel mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit zum ("bekannten") magnetischen Moment führt. 

Allgemeine materiebildende Möglichkeiten werden im Kapitel Ladungsabhängige Materiebildung detailliert erörtert.