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Elementarkörper basierende Betrachtungen zur Natur des Elektrons

Es wird vorausgesetzt, daß sowohl die Masse-Radius-Konstanz elementarer Körper, formal ausgedrückt durch die  Masse-Radius-Konstantengleichung [F1], sowie die Elementarkörperdynamik, siehe exemplarisch das Kapitel Elementarkörper, bekannt sind.

 

Elektronenradius

Es ist bzw. war eine spannende Frage, warum Teilchenphysiker glauben und messen, daß das Elektron einen Radius kleiner als 10 -19 [m] besitzt und theoretisch als »Punkt ohne Struktur« behandelt werden kann. U.a. auf Grund der theorieinduzierten Mißverständnisse und Falschpostulate zur Phänomenologie und (Nicht-)Existenz des massegekoppelten Elektronenradius, ausgehend vom Standardmodell der Teilchenphysik, wird die Existenz und Bedeutung des Elektronenmasse inhärenten Elektronenradius re ausführlich auch in einem eigenen Kapitel detailliert erörtert.

 

Vorbetrachtungen

Die Selbstverständlichkeit, daß die Wegstrecke auf einer Kugeloberfläche nicht der "geradlinigen" Entfernung zwischen den Punkten A und B entspricht, bedarf keiner Abstraktion.

 

Daraus ergibt sich Elementarkörper basierend anschaulich die Compton-Wellenlänge λC als Masse-Äquivalent. 

Aus dieser Betrachtung folgen "geometrisch" massespezifische Radien (λC→r0). Die Frage, wie "(werte-)sicher" die mit den comptonwellenlängen-assoziierten (Ruhe-)Massen inhärenten (Ruhe-)Radien (r0(m0)) sind, ist "leicht" zu beantworten: Comptonwellenlängen sind (auch) Meßgrössen.  [ CODATAC(Proton)  CODATAC(Elektron) ]

 

 

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. Elementarkörpertheorie basierend sind jedoch alle Ladungswechselwirkungen anschaulich auf Masse-Radius-Kopplungen zurückzuführen. Elektrische Ladungen im Elementarkörper-Denkmodell kommen als Resultat der Masse-Radius-Kopplung bequemerweise nur implizit über Funktionen der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α vor und führen zu näherungsfreien, formal-analytischen (einfachen) Gleichungen, mit denen sich beispielsweise die Grundzustandsenergie des Wasserstoffatoms, die Masse des Neutrons aus einer Proton-Elektron-Wechselwirkung, die Schwerpunktenergie der Proton-Antiproton-Kollision usw. berechnen lassen.

 

Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante

 

 

Konsequenterweise wird die Feinstrukturkonstante α Elementarkörpertheorie basierend energetisch bestimmt. Sie ergibt sich aus dem Vergleich von Gesamt-Energie (Elementarkörperladung q0 als (Funktion des) Radius-Masse-Äquivalent) und elektrischer Energie mittels der elektrischen Elementarladung e. Hier ist zu bemerken, daß quantitativ nicht α sondern α/4 das "Maß der Dinge" ist.

 

Vergleich: Elementarkörpertheorie und "herrschende Physik"

und "Herkunft/Bedeutung" der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α

f7 wurde eingeführt, um suggestiv zu verdeutlichen, daß es sich bei der [Elementarkörper-]Ladung ("nur") um eine skalierte Masse-Radius-Funktion handelt. Banalerweise ist f7 auch numerisch (1·107) einfacher zu merken als der Wert der Dielektrizitätskonstanten. Die Frage nach der Herkunft und Bedeutung der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten führt zur elektrischen Elementarladung. α ist somit nur eine sekundäre Grösse, die aus der elektrischen Elementarladung "entstammt".

Bedingt durch die Konstruktion der Masse-Radius-Konstanten-Gleichung mittels Compton-Wellenlänge "genügen" (alle) Photonen der Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1]. Die Masse-Radius-Konstanten-Gleichung bildet das gesamte Strahlungsspektrum ab. Auch das Elektron lässt sich als Elementarkörper mit einem Elektronenmasse me inhärenten Elektronen-Ruhe-Radius re "erfassen". In dem Zusammenhang sind nicht die "typischen" energieabhängigen Elektronenradien kleiner als 10-19 [m] in Verbindung mit Teilchenbeschleunigern "falsch" gemessen, sondern die von der Elementarteilchenphysik resultierenden Schlußfolgerungen bezüglich ruhender Elektronen. Die Elementarkörpertheorie „beschreibt“ konsistent sowohl das Verhalten bei „konventionellen“ Streu-Energien der Streu-Partner des Elektrons als auch hochenergetisch im Teilchenbeschleuniger. In dem Zusammenhang gibt es die größten emotionalen Ausbrüche und eine methodische Plausibilitäts-Verweigerung der Standardphysiker und deren Anhänger.  

Der differentielle Streuquerschnitt dσ/dΩ nimmt für Elektronen stets die Gestalt dσ/dΩ = (e²/me4πε0c²)² · fW an, wobei der funktionale Zusammenhang fW die spezifische Art der Streuung angibt. Details zu fW finden sich exemplarisch zu den jeweiligen "Streugleichungen". Das Verständigungs-Problem der herrschenden Physik bezüglich des (ungeliebten) klassischen Elektronenradius re(kl) löst sich auf, wenn man den wiederkehrenden Term (e²/me4πε0c²) masse-radius-gekoppelt-energetisch analysiert. Letztendlich besteht die Beziehung (e²/me4πε0c²) aus dem Verhältnis: elektrischer Energie zu Gesamtenergie (α/4)  und dem Elektronenmasse inhärenten Elektronenradius re, der multipliziert mit π/2 der Comptonwellenlänge des Elektrons entspricht (λe re · π/2).

 

Zur Erinnerung:  Was ist eine physikalische Gleichung?

Eine physikalische Gleichung besteht aus maßgebenden Größen (Ladung, Masse, Radius,...), möglicherweise Naturkonstanten, Koeffizienten und Rechenvorschriften. Der Sinn einer physikalischen Gleichung besteht darin, in Abhängigkeit der vorkommenden Gleichungsbestandteile eine qualitative und quantitative Aussage zu treffen. Nun zu behaupten der klassische Elektronenradius re(klassisch), respektive der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius re käme zwar in allen Gleichungen zur Streuung an Elektronen vor (Ausnahme Teilchenbeschleuniger), hätte aber keine "maßgebende" Bedeutung, sondern sei nichts weiter als eine Rechengrösse ist irreal und interdisziplinär grotesk. Der klassische Elektronenradius ist keine abstrakte Rechengrösse, sondern der - bedingt durch das Verhältnis von elektrischer Energie zur Ruhe-Energie des Elektrons - skalierte Wechselwirkungsradius, der ausnahmslos bei allen Streu-Experimenten an Elektronen in Erscheinung tritt, auch im Teilchenbeschleuniger.

 

 

 

Compton-Streuung - exemplarisch zur Verdeutlichung

 

Wie bereits erwähnt, war es eine spannende Frage, warum Teilchenphysiker, die grundsätzlich "relativistisch-bewegte" Elektronen in die Messung "schicken", glauben zu messen, daß auch das ruhende Elektron einen Radius kleiner als 10 -19 [m] besitzt und theoretisch als »Punkt ohne Struktur« behandelt werden kann. Der vermeintliche Widerspruch zwischen experimenteller Wirklichkeit des Elektronenradius (Stichworte: Møller-Streuung, Bethe-Bloch-Sternheimer-, Klein-Nishina-Gleichung, Kramers-Heisenberg-Formel, Compton-Streuung, Elektron-Positron-Paarbildung, Photoelektrischer Effekt) und "Teilchenbeschleuniger-Befund", resultierend aus dem quantenfeldtheoriebasierenden Standardmodells der Teilchenphysik (SM), basiert auf einer fatalen Fehlinterpretation, respektive Extrapolation der SRT, wie folgend gezeigt wird.

 

 

"Am Rande bemerkt"     Klassischer Elektronenradius und klassischer Protonenradius

Quelle: Auslegung eines Kollimationssystems zur Lokalisierung von Umladungsverlusten und Beseitigung von Desorptionsgasen hochenergetischer, intensiver Schwerionenstrahlen in Ringbeschleunigeranlagen

Seite 10: 3.2.2 Coulomb-Streuung an Restgaspartikeln

..."Unter der Annahme, dass die Elektronen um den Kern des Ions keinen Beitrag zur Streuung, sondern nur zum Energieverlust liefern, lässt sich die Verlustrate eines Ionenstrahls durch Coulomb-Streuung an Restgaspartikeln beschreiben durch:

An diesem Beispiel sieht man "sehr schön", wie sich die Systemphysik "selbst an der Nase herumführt". Was soll denn den phänomenologischen Unterschied zwischen Elektron und Proton ausmachen? Offensichtlich ist es ausschließlich das Masse-Radius-Verhältnis, welches Elektron und Proton unterscheidet. Energetisch und phänomenologisch sind Elektron und Proton elektrisch identisch starke Ladungsträger! Das liegt schlicht daran, daß die (elektrische) Ladung von dem konstanten Produkt aus Masse und Radius abhängig ist und somit - trotz unterschiedlicher Massen der "Ladungsträger" - stets zu einer elektrischen Energie führt, die für alle "Elementarladungs-tragenden" Massen gleich ist. Unterschied zur Elektronenstreuung: Der Streuquerschnitt für das ~ 1836-mal kleinere Proton gemäß "Flächenmaß" ist um den Faktor (rp/re)² = (me/mp)² kleiner.

Das SM-Märchen vom Punktelektron und dem quarks-basierenden, asymmetrisch-ladungsfragmentierten Proton mit Protonenradius (sowohl klassisch als auch Protonenmasse inhärenten Protonenradius rp) wird durch obige Gleichung zur Coulomb-Streuung an Restgaspartikeln exemplarisch widerlegt. Proton und Elektron verhalten sich "streutechnisch" vollkommen analog. 

Randnotiz: Im Kapitel Spin & magnetische Momente wird anschaulich erörtert, daß die experimentellen magnetischen Momente keineswegs auf eine Substruktur des Protons oder eine "Anomalie" des Elektrons hinweisen. 

Apropos Protonenradius

Das Produkt aus Protonenmasse und Protonenradius ist nur von Naturkonstanten abhängig. Mit Kenntnis der Protonenmasse ergibt sich der Protonenmasse inhärente Protonenradius.

[ http://www.psi.ch/media/proton-size-puzzle-reinforced ]

[ http://www.psi.ch/media/weiter-raetsel-um-das-proton ]

Weitere Details zum Proton und zum Protonenradius siehe die Kapitel: Proton und Protonenradius

 

 

 

Für das grundsätzliche Verständnis des Elektronenmasse inhärenten Elektronenradius und dessen schwerpunkts-geschwindigkeitsabhängige radialsymmetrische Verkleinerung sind die folgenden allgemeinen Elementarkörpereigenschaften evident.

 

Dynamische "relativistische" Faktoren

Ist die Elementarkörpertheorie "relativistisch"?

Es ist leicht verständlich, daß r(t) und m(t) durch einfache mathematische Umformung inertialsystembefreite, radialsymmetrische, dynamische, (wenn man so will) "relativistische" Faktoren ergeben.

Exemplarisch für r(t) folgt:

 

Aus Sicht der Realphysik orientierten Elementarkörpertheorie bleibt von der Relativitätstheorie nur der Lorentzfaktor γSRT als statischer Fall einer Elementarkörpertheorie basierenden allgemein gültigen Formulierung γdyn übrig:

γSRT =

γdyn =

Der Faktor γdyn ist inertialsystembefreit und wirkt radialsymmetrisch.

 

[Historischer] Hintergrund

Das Verständigungs- und Interpretations-Problem begann bzw. beginnt - wie so oft - mit einem Realphysik befreiten Formalismus. Die beobachtbare Invarianz der (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit ist keineswegs "direkt" mit der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) verbunden, wie suggeriert wird. Das historisch viel zitierte Michelson-Morley-Experiment war eindimensional konzipiert und sagt gar nichts über Masse behaftete Teilchen im Sinne der herrschenden Physik  aus und behandelt auch keine transversalen Komponenten. Die mathematische Invarianz der transversalen Komponenten ist lediglich eine formale Konsequenz der geradlinig gleichförmig bewegten Beobachter bezüglich kräftefreier Teilchen in einem mathematischen Denkmodell. Mit anderen Worten, daß gesamte Konstrukt der Lorentztransformation(en) ist an Inertialsysteme gebunden. Phänomenologisch sagt die SRT schlicht nichts über die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit.

Mit anderen Worten: Bevor hier Mißverständnisse aufkommen. Es wird nicht behauptet, das die Mathematik der Relativitätstheorie falsch ist. Wie könnte auch eine axiomatisch begründete These falsch sein? Doch das mathematische Konstrukt besitzt - außer der zu Grunde liegenden beobachtbaren Invarianz der [Vakuum-]Lichtgeschwindigkeit - keine realphysikalische Basis. Es existieren zwar Beobachtungen aber es existiert schlicht keine Phänomenologie zur Mathematik der SRT. Die inertialsystembehaftete »Relativität der Beobachter« ist eine "heikle Sache", da es in der Natur nur dann zu messbaren Systemänderungen kommt, wenn Energie ausgetauscht wird. Energieaustausch bedeutet aber grundsätzlich, daß "Kräfte" wirkten oder weniger mystisch ausgedrückt, daß Beschleunigungen auftraten. Mit der Beschleunigung "verabschiedet" sich das Inertialsystem und folgerichtig gleichfalls die Lorentztransformationen. Die Mathematik der SRT ist nicht falsch sondern schon "per Definition" nicht dynamisch.

Physik bedeutet Wechselwirkung und Energieaustausch. Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen "sind" keine physikalischen Vorgänge, sondern Mathematik. Es wird nicht geklärt, wie die Energiedifferenz und die „Struktur der Energiespeicherung“ über Koordinatentransformationen erzeugt wird oder „verschwindet“.

 

Der methodische Irrtum des Standardmodells

Im wahrsten Sinne des Wortes ist ein Teilchenbeschleuniger das von Menschenhand energetisch dimensionsgrößte Nichtinertialsystem. Dort gilt die Lorentztransformation der SRT nicht. Auch das Relativitätsprinzip gilt nicht für einen Teilchenbeschleuniger. Die kontinuierlich beschleunigten Teilchen - gleichgültig welcher Art - und deren beschleunigte Bezugssysteme - zur formalen Beschreibung -  sind eindeutig von dem Beschleunigersystem unterscheidbar. Die zugeführte Energie, die sich durch die vergrößerte Gesamtenergie der Teilchen manifestiert lässt sicht nicht mit der Lorentztransformation beschreiben, da die „Relativität“ unmissverständlich an Inertialsysteme gebunden wäre. Wer nun - mit oder ohne akademischen Grad - glaubt, daß sich in Ermangelung eines bekannten Formalismus bequemerweise die Lorentztransformation für einen Teilchenbeschleuniger anwenden lässt und zu einer eindimensionalen Längenkontraktion sowie zu einer zeitgleichen „relativen“ Massenvergrößerung der beschleunigten Teilchen führt, unterliegt (s)einer naiven Dekadenz. Oder wie sollte man es „anders“ ausdrücken, wenn eine axiomatische Wirklichkeit nach Belieben ausgeblendet wird?

Realphysikalisches Ergebnis der Elementarkörpertheorie: Beschleunigte, hochenergetische Teilchen, in Beschleunigern meist Protonen und Elektronen, ändern auf Grund der zugeführten Energie radialsymmetrisch ihre Masse-Radius-Verhältnisse. Das bedeutet: Sie werden mit zunehmender Geschwindigkeit masse-schwerer und proportional radius-kleiner. Die Wirkungsquerschnitte werden mit r², respektive mit 1/m² kleiner.

Es wird Raum-Energie in masse-abhängige Energie transformiert. Die innere Energie des Teilchens aus Masse- und Raum-Energie ändert sich nicht! Dies wird eindrucksvoll durch die Ladungsinvarianz aufgezeigt. Da die Ladung "nichts weiter" als das skalierte Produkt aus Masse und Radius ist. Die SRT suggeriert, daß sich die innere Energie in Abhängigkeit der (Relativ-)Geschwindigkeit ändert, diese Annahme ist falsch. Es ändert sich "lediglich" das Verhältnis von masse-abhängiger Energie und Raum-Energie, die Summe dieser beiden Energien ist stets konstant. Geschwindigkeitsänderungen liegen Beschleunigungen zu Grunde. Werden geladene Teilchen beschleunigt, so wird kontinuierlich Strahlung freigesetzt. Warum ist das so?

 

Plausibilitätsbetrachtungen zur Strahlung beschleunigter Ladungen

Jede Schwerpunkt-Geschwindigkeitsänderung beruht letztendlich auf Beschleunigung. Die Idee der Eigen-Strahlung auf Grund einer Schwerpunkts-Beschleunigung ist generell irreführend, denn Elektronen, Protonen und allgemein Ionen werden ja durch elektrische, magnetische, respektive entsprechende „Wechselfelder“ beschleunigt. Für die einzelne Ladung stellt das Beschleunigersystem ein unendlich großes Energie-Reservoir dar. Das bedeutet, durch die Energiezufuhr wird das innere Verhältnis von Raum-Energie zur Masse-Energie radialsymmetrisch verändert, es kommt des Weiteren zu einer Schwerpunktsbewegung und ein Teil der zugeführten Energie wird wieder in Form von Strahlung abgestrahlt. Die vermeintlich von der Ladung abgestrahlte Energie gehörte nicht zur unbeschleunigten Ladung, sondern zum Beschleunigersystem mit unendlich großem Energie-Reservoir. Die Ladung teilt sozusagen als „Mittler“ die zugeführte äußere Energie in Bewegungsenergie und Strahlungs-Energie auf und „erleidet“ eine im Vergleich zum unbeschleunigten „Teilchen“ innere Umgestaltung, salopp formuliert wird es radialsymmetrisch zusammengedrückt und schwerpunkt-bewegt. Auf Grund des praktisch unendlich großen Energiereservoirs des Beschleunigersystems, lässt sich keine Energiebilanz erstellen. Somit ist die Phänomenologie des Vorgangs alles andere als geklärt. Auf die resultierenden Ergebnisse im Sinne des Missverständnisses über die Größenverhältnisse, hat die fehlende Phänomenologie der Strahlung jedoch keinen Einfluß.

Beispiel: Ein Elektron, welches in einem Beschleuniger mit einer Energie von 28 [GeV] ausgestattet ist, besitzt gemäß Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] "noch" einen Radius von ≈ 2,8 10-17 [m]. Bringt man nun dieses Elektron zur Kollision mit einem Proton mit einer Energie von 920 [GeV], was einen Protonenradius von ca. 8,6 10-19 [m] zur Folge hat, dann erscheint den Theoretischen Physikern des Standardmodells die Situation wie folgt: Im Standardmodell ist der Protonenradius konstant ≈ 0.84* fm in Bewegungsrichtung. Somit scheint das Elektron keinen Radius, bzw. einen Radius kleiner als 10-19 [m], zu besitzen. Die Elektronen streuen im Innenbereich des Protons und vermitteln eine Substruktur. So wurden und werden Quarks und Gluonen geboren. Doch diese Geburten sind nichts weiter als Quantenfeld theoriebeladene Artefakte einer inkonsistenten, Realphysik befreiten Wünsch-Dir-Was-Theorie. Obige Energiewerte sind "übliche" Elektron-Proton-Kollisions-Energien.

* Das offensichtlich der (Ladungs-)Radius des Protons gar nicht mit in die Berechnungen der Kollisionsauswertungen eingeht, lässt sich daran ablesen, daß in Bezug auf den 4,4% kleineren Protonenradius [ http://www.psi.ch/media/weiter-raetsel-um-das-proton ] realphysikalisch die Wirkungsquerschnitte - im (radius-statischen) Bild des Standardmodells - für das Proton entsprechend ( 0,956² = 0,913936 ) kleiner sein müssten.

In der masse-radius-gekoppelten Realität sind also die Proton-Streuzentren mit Wirkungsquerschnitten kleiner als der Wirkungsquerschnitt des Protons - die theorieinduziert als (Quark-Gluonen)-Substruktur interpretiert werden - die radialsymmetrisch radius-verkleinerten Protonen selbst. Analoges gilt für hochenergetische Elektronen. Nur hier führt das etablierte Denkschema dazu, daß man den Elektronen per Postulat keine Substruktur geben möchte, im Resultat „erleiden“ Elektronen gemäß Standardmodell der Teilchenphysik (SM) dann die phänomenologisch sinnleere Punktverarmung von Masse und elektrischer Ladung. Die daraus resultierenden Divergenzen sind „punktveramungs-inhärent“. Resultierende Unendlichkeiten der Masse-, Ladungs- und Energiedichte werden sodann mittels aufwendigen, mathematisch-axiomatisch „bedenklichen“ Neukonstruktionen – Stichworte Renormierung und Regularisierung – mit eigens für dieses Problem konstruierten, kompensatorisch wirkenden (negativen) Unendlichkeiten zum Verschwinden gebracht.

Zur Erinnerung: Außerhalb des "Interpretationsspielraumes" des Teilchenbeschleunigers kommt der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius re, respektive der klassische Elektronenradius re(klassisch)  ( =  ( α/4) re), in allen (!) verwendeten Gleichungen zur Berechnung der Streuquerschnitte bei elastischen und inelastischen Streuungen an Elektronen vor (Stichworte: Møller-Streuung, Compton-Streuung, Elektron-Positron-Paarbildung, Photoelektrischer Effekt, Klein-Nishina-Gleichung, Bethe-Bloch-Sternheimer-Gleichung) und steht in einem phänomenologischen Zusammenhang mit der Comptonwellenlänge (des Elektrons). Nicht die "typischen" energieabhängigen Elektronenradien kleiner als 10-19 [m] in Verbindung mit Teilchenbeschleunigern sind "falsch", sondern die von der Elementarteilchenphysik resultierenden Schlußfolgerungen bezüglich ruhender Elektronen.

      

Es gibt keine Energie, die nicht an Masse (und über die Radius-Masse-Kopplung inhärent an Raum) gekoppelt ist. Die relativistische Massenzunahme in Abhängigkeit der Geschwindigkeit ist ein Indiz für die verkörperte Energie. Denn die Zunahme der kinetischen Energie führt unter Annahme einer Masse behafteten Energie-Verkörperung dazu, daß die zur kinetischen Energie äquivalente Masse nun mitbewegt werden muß. Das bedeutet: Mit Zunahme der kinetischen Energie wächst auch die Gesamtmasse resultierend aus Ruhe-Energie und kinetischer Energie.

Merke: Nicht die mathematisch formulierten Lorentztransformationen sind falsch, sondern die Interpretation und Extrapolation auf masse-behaftete Realkörper. Es kommt nicht zu einer eindimensionalen Längenkontraktion eines real existierenden "Teilchens", sondern gemäß γdyn zu einer energetisch begründeten isotropen Kontraktion, die durch eine proportionale Massenzunahme "innerenergetisch" kompensiert wird. Es ändert sich "lediglich" das Verhältnis von masseabhängiger Energie und radiusabhängiger  Raum-Energie. Die Summe dieser beiden Energien ist stets konstant. Sowohl die betragsmäßige Ladungsgleichheit unterschiedlicher Ladungsträger sowie die Ladungsinvarianz bestätigen experimentell diesen Sachverhalt.

 

Magnetisches Moment des Elektrons

Der (quantenmechanische) Spin ist allgemein keine Meßgrösse und wurde im Rahmen quantenmechanischer, respektive quantenfeldtheoretischer Betrachtungen als Spinquantenzahl zur Beschreibung des magnetischen Momentes eingeführt. Eine ausführliche Diskussion mit überraschenden Ergebnissen finden sich im Kapitel Spin & Magnetische Momente. Wenn man von dem experimentellen Wert des magnetischen Momentes des Protons den "theoretischen" Erwartungswert (Gleichung [μintm]) subtrahiert und diese Differenz mit dem experimentellen Wert des magnetischen Moments des Elektrons minus den theoretischen Wert des magnetischen Moments des Elektrons vergleicht, stellt man fest, daß diese "größenordnungs-ähnlich" (1/1.18) sind.

 

 

∆μ (p)   =  1,41061e-26 J/T    -    5,0507837e-27  J/T                 ~  9,0553e-27  J/T  

           ∆μ(e)    =  9,28477e-24 J/T          -  9,27401e-24      J/T      ~   1,075463e-26  J/T  

∆μ(e) / ∆μ (p)   ~ 1,18

 

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 "teilchenspezifischen" Beitrag in der Größenordnung von 1e-26 Joule/Tesla zum gemessenen magnetischen Moment. Das bedeutet: Der ganze mathematische QFT-Zauber um vermeintlich anomale (intrinsische) magnetische Momente und deren 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. (Details siehe die Kapitel Ladungsabhängige Materiebildung und Neutron) Das lässt sich durch den Faktor 1 + (e/q0) = 1 + (√α/2) ausdrücken. Das resultierende - konsistent phänomenologisch begründete - Ergebnis [μn] sollte Alle aufhorchen lassen.

                                                         

                                                                        

                            ∆μBp         ~          ∆μBn                ~      ∆μBe  [ ! ]

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

                                        1                :           1,06704161                 :        1,18766322

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

 

Vorliegende experimentell gestützte Analyse demontiert die Annahme substrukturierter Protonen und Neutronen.

 

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

Am Beispiel der magnetischen Momente wird deutlich, wie fatal sich falsche (Substruktur-)Annahmen auf die Entwicklung der Grundlagen-Physik auswirk(t)en. 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. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Weiterführendes

 

» Berechnung des Universums «

(Masse, Radius (aktuell und maximal), Temperatur der Hintergrundstrahlung) mittels der Wasserstoff-Parameter

In Korrespondenz zum Elementarkörper wird eine massegekoppelte Raum-Expansion des Universums angenommen. Ein "gewaltiger" Unterschied zum inflationären Urknall-Modell besteht darin, daß der masse-gekoppelte Raum gemäß Entstehungsgleichungen r(t) und m(t) sich zu keinem Zeitpunkt mit Überlichtgeschwindigkeit entwickelt. Ganz im Gegenteil, die Expansion kommt zum Stillstand. Die Gravitationskonstante verkörpert nicht nur den längenkleinsten, massereichsten Einzelkörper (Elementarquant) sondern "repräsentiert" auch das zeitunabhängige Radius-Masse-Verhältnis des Universums.

Die den folgenden Ausführungen zu Grunde liegende Korrespondenz zwischen Mikro- und Makrokosmos sowie zwischen elementarem Einzelobjekt (Elementarkörper) und verschachtelten Vielteilchen-Makro-Objekten ist teilchenanzahl- und skalen-invariant. Diese Korrespondenz erinnert auch an die in der Natur beobachtbare Selbstähnlichkeit (Fraktale). Nun sind die Objekte des Universums aber meist lokal (Staub, Gashaufen, ..., Planeten, Sterne, Galaxien,...) von deutlich masseärmeren Raum umgeben. Die lokale Inhomogenität steht der mittleren homogenen Korrespondenz aber nicht entgegen. Ganz im Gegenteil. Inhomogenität ist Grundvoraussetzung für Dynamik und letztendlich Leben.

Wasserstoff ist mit Abstand die am häufigsten vorkommende Materieform des Universums. Wasserstoff macht ungefähr 90% der interstellaren Materie aus. Bemerkenswert ist die Tatsache, daß sich mit Einführung der Thermischen De-Broglie-Materiewelle λth mittels Rydberg-Energie ERy  (Grundzustands-Energie des Wasserstoff-Atoms) und dem Verhältnis von Protonenmasse zu Elektronenmasse (mp/me) nicht nur die Temperatur der Hintergrundstrahlung, sondern auch maximaler Radius, maximale Masse und das dazu gekoppelte Alter sowie der derzeitige Zustand des Universums ohne zusätzliche freie Parameter formal-analytisch berechnen lassen.

 

Auf der Suche nach dem kleinsten analytischen Nenner

Betrachten wir die einzig zeitstabilen, materiebildenden Teilchen Proton und Elektron und entkoppeln diese von theorieinduzierten Grössen und  - im Falle des Protons - von postulierten Substrukturen, so bleiben nur drei physikalische Messgrößen übrig. Diese sind: Masse, Radius und elektrische Ladung. Da die elektrischen Ladungen von Proton und Elektron betragsmäßig gleich sind, bleiben als Unterscheidungskriterien Masse und Radius. Dies lässt sich exemplarisch durch das dimensionslose Verhältnis von mp/me ausdrücken. In einer vereinfachten, aber keineswegs unzulässigen, Betrachtung sind alle Anregungszustände, die zu den bekannten Atomspektren führen, formal auf die Rydberg-Energie zurückzuführen.

Rydberg-Quant   ►  Verkörperte Rydberg-Energie 

In diesem Sinne kann man das Wasserstoffatom im Grundzustand als primären Baustein der atomar organisierten Materie verstehen. Alle weiteren atomaren Strukturen und deren Bindungen sind einfach ausgedrückt Vielfache und Verschachtelungen der «Basis» verkörpert durch die Rydberg-Energie. Fazit: Denkmodell-konsistent wird die Rydberg-Energie zum Rydberg-Quant verkörpert.

 

Die Bezeichnung Rydberg-Quant leitet sich einerseits aus dem Meßvorgang der Rydberg-Energie-Ermittlung ab, da die Rydberg-Energie ERy als Strahlungs-Quant (Photon) auftritt. Des Weiteren wird hier das "Rydberg-Teilchen" als Entität betrachtet, welches suggestiv als "Quant" charakterisiert wird. Die Rydberg-Masse mRY ergibt sich aus der Rydberg-Energie mittels Masse-Energie-Äquivalenz zu mRY = ERY/c². Gemäß der Masse-Radius-Konstantengleichung  m0r0 = 2h/πc [F1] lässt sich ein masse-abhängiger Radius - Rydberg-Radius rRy -  exakt bestimmen.

Aus Gründen der Konsistenz wird hier mit dem Rydberg-Energie-Wert "gerechnet", der sich stringent aus der Elementarkörpertheorie basierenden Proton-Elektron-Wechselwirkung ergibt. Somit ist gewährleistet, daß sich alle verwendeten Gleichungen ohne Näherung miteinander verknüpfen lassen. Der relative "Fehler" zur spektroskopisch gemessenen Rydberg-Energie (ERyexperimentell = experimentellen Ionisierungsenergie) beträgt : ERyEK-Theorie/ERyexperimentell = 1,0000025.

 

Wasserstoff-Parameter und die Verbindung zwischen dem Kleinsten und dem Größten

Was könnte nahe liegender sein als die Alleinstellungsmerkmale des Wasserstoffatoms als Grundlage für die Verbindung zwischen Planckgrössen und Universumsgrössen zu verwenden. Die Planckgrössen repräsentieren die verkörperte Gravitationskonstante. Das nur die doppelte Plancklänge als Radius rG = 2 · rPl und nur die inhärent doppelte Planckmasse als Masse mG = 2 · mPl  energetisch den "längenkleinsten", radius-masse-gekoppelten Einzelkörper {G} bilden können, ergibt sich zwanglos aus dem Vergleich von masse-radius-gekoppelter Gesamt-Energie und Gravitations-Energie:

Korrespondierend gedacht ist das Verhältnis von Protonenmasse zu Elektronenmasse (mp/me) ein maßsystemunabhängiger, einzigartiger Bildungsparameter. Eine Addition von "Plancklänge" (rG = 2 · rPl) und Universum macht keinen "beschreibenden" Sinn, weder phänomenologisch noch mathematisch, also kommt hier als "nächste einfache" mathematische Rechenoperation die Multiplikation in Betracht (rG  · rUni). Die "längen"-charakteristischen Grössen sind Wasserstoff-Atom basierend der Bohrsche Radius rBohr und der Rydberg-Energie inhärente Radius der Rydberg-Energie-Verkörperung, rRy. Der Zusammenhang zwischen Bohrschen Radius und Rydberg-Radius ist : (rRy/2) = rBohr · (4/α). Dimensionsanalytisch kommt also der Bohrsche Radius, respektive äquivalent (rRy/2) in der 2.Potenz vor, damit dies (rG  · rUni) entspricht. Das Verhältnis (mp/me) beschreibt ein H-Atom und ist somit in 1.Potenz an den Bohrschen Radius gekoppelt. Also folgt gemäß einfachster mathematischer Konstruktionsmöglichkeit : (rRy/2)² · (mp/me)²  =  (rG  · rUni)  [U1] oder äquivalent ((rBohr · (4/α))² · (mp/me)²  =  (rG  · rUni)  [U3]. Die Grundgedanken, die zu den Gleichungen [U1] und [U3] führen, sind intuitiv-logisch. Jeder Folgegedanke ist, mit der strikten Vorgabe, sowohl Realobjekt orientiert phänomenologisch als auch mathematisch minimalistisch zu sein , "zwingend".       

 

Verwendete Werte :

mRy = 2,42414695295  10-35  [kg]     rRy = 5,80438843373  10-8    [m]        ERy = 2,17871462798  10-18   [J]   

ERy =   13,59846771216    eV         me = 9,10938291 10-31  [kg]      mp/me =  1836,15267195     

 r = 3,23239851141  10-35   [m]    γG = 6,67384 10-11 [m3s-2kg-1]     c = 2,99792458 108 [ms-1]

kB = 1,3806488  10-23 [JK-1]              h = 6,62606957  10-34  [Js]                α = 0,0072973525698

Aus Gründen der Konsistenz wird hier mit dem Rydberg-Energie-Wert "gerechnet", der sich stringent aus der Elementarkörpertheorie basierenden Proton-Elektron-Wechselwirkung ergibt. Somit ist gewährleistet, daß sich alle verwendeten Gleichungen ohne Näherung miteinander verknüpfen lassen. Der relative Fehler zur spektroskopisch gemessenen Rydberg-Energie (ERyexperimentell) beträgt : ERyEK-Theorie/ERyexperimentell = 1,0000025. Details zur Elementarkörpertheorieberechnung der Grundzustands-Energie siehe das Kapitel Materiebildung. Die größte Unsicherheit "steckt" in der Berechnung von rG gemäß der im Wurzelausdruck enthaltenen Gravitationskonstanten γG mit einer relativen Abweichung von 1,2 · 10-4.  

Der Radius des Universums ist gemäß Gleichung [U1] phänomenologisch von der Grundzustands-Energie des Wasserstoffatoms, welche bezeichnenderweise mittels  (rRy/2) = rBohr · (4/α) die energie-assoziierte Objektgrösse abbildet und dem Verhältnis von Protonenmasse zu Elektronenmasse, sowie (indirekt) von der Gravitationskonstanten γG abhängig, die sich explizit durch den längenkleinsten, massereichsten mikroskopischen Elementar-Körper : {G} mit der Masse mG und dem Radius rG manifestiert. Es ergibt sich mit obigen Zahlenwerten ein maximaler Universumsradius von rUni = 8,78507806 1025  [m]. Die maximale Masse des Universums : mUni = 1,1830721741 1053  [kg] folgt direkt aus mUni = rUni  · (c²/γG). Des Weiteren folgt mit Gleichung [MUNI] das Alter des maximal ausgedehnten Universums mit: tuni4,6030405278 1017 [s]  ~ 14,596 Milliarden Jahre.

Das geschätzte jetzige Alter von  13,8 Milliarden Jahre ergibt einen Faktor von ~ 0,9963 = sin(c ·t/rUni). Somit ist unser Universum gemäß Altersschätzung sehr nahe am Maximum (+ 99,6%).

Anatomie und Temperaturwert der kosmischen Hintergrundstrahlung

(rRy/2) = rBohr · (4/α) leistet aber erkenntnistheoretisch deutlich mehr als "nur" die Berechnung der Masse und Grösse des maximalen Universums. (rRy/2) charakterisiert die so genannte Thermische De-Broglie Materiewelle λth des Elektrons. Daraus berechnet sich die Temperatur der Hintergrundstrahlung:

 

Die Temperatur der 3K-Hintergrundstrahlung beträgt ~ 2,6734 °K, siehe Gleichung [λT].

Dieses Ergebnis resultiert phänomenologisch aus der Annahme, daß die Proton-Elektron-Wechselwirkung zu einem massegekoppelten Raum führt, der formal durch die Thermische De-Broglie-Materiewelle λth ausgedrückt wird. Die 3K-Hintergrundstrahlung, respektive die Energie der 3K-Hintergrundstrahlung repräsentiert somit nicht ein expandierendes Raumzeit-Relikt des inflationären Urknalls, sondern das Ergebnis einer fortwährenden Dynamik.

Die Abweichung zum "Best-fit"-Resultat des Standardmodells der Kosmologie (ΛCDM-Modell) mit dem Wert TCMB = 2,7255 °K resultiert u.a. aus der falschen Annahme des Standardmodells, daß das Universum ein idealer Hohlraumstrahler ist. Denn nur für diesen gilt die verwendete Plancksche Strahlungskurve und das Kirchhoffsche Gesetz. Das Universum ist aber "Alles" andere als ein perfekter Hohlraumstrahler.

Historisches : Die Hintergrundstrahlung (CMBR) wurde zwar von der Urknall-Theorie vorhergesagt, aber wenig bekannt ist, daß die ersten Vorhersagen bei 50° K lagen und erst nachdem die Messwerte 1965 bekannt waren, wurde die Theorie "angepasst". Andere Wissenschaftler, die alternativ zur Urknall-These versuchten, die Theorie der Schwarzkörperstrahlung auf den Weltraum anzuwenden, errechneten Werte zwischen 0,75° K (Nernst 1938) und 6° K (Guillaume 1896).

"Vordergrundproblematik"

Bei allen Messungen zur Rotverschiebung und assoziierten 3-K-Hintergrundstrahlung sollte klar sein, daß der inhomogene Vordergrund in einem Simulationsmodell (Computerprogramm) "entfernt" werden muß, um das 3-K-Temperaturspektrum als solches aufzufinden. Nur wie soll das praktisch realisiert werden? Alle kosmischen Objekte strahlen temperaturabhängig im Infrarotbereich und die Intensitäten der Strahlquellen sind geschätzt. Die Vordergrundsignale sind 1000-mal größer als das zu messende "Ereignis" der Hintergrundstrahlung. Das wäre in Analogie so, als ob das Rauschsignal ihrer Stereo-Anlage 1000-mal größer ist, als das Lied, das sie hören wollen. Niemand wird das Lied hören, es sei denn, sie glauben daran. Das bedeutet nicht, daß es nicht da ist, es bedeutet schlicht, daß sie es mit einem Rauschsignal zu Meßsignal von 1000 : 1 nicht messen können, so wie es für wissenschaftliche Zwecke notwendig wäre.  

 

 

Bedeutungen und Interpretationen

Die Thermische De-Broglie Materiewelle λth stellt ein "einfaches Mittel" zur Abschätzung der Quantennatur eines System dar. Quanteneffekte fangen an eine Rolle zu spielen, wenn die Thermische De-Broglie Materiewelle λth mit anderen charakteristischen "Längen des Systems" , wie beispielsweise der mittleren freien Weglänge, vergleichbar werden. Quantenmechanisch steckt dahinter der theoretische Ansatz, daß man letztendlich durch Superposition der Wahrscheinlichkeits-Wellenfunktionen zu einer Gesamt-Wellenfunktion kommt. Unterhalb einer kritischen Temperatur ist λth größer als der mittlere Teilchenabstand. Die Wellenfunktionen überlappen und bilden eine gemeinsame Grundzustandswellenfunktion, das Bose-Einstein-Kondensat.

Das Bose-Einstein-Kondensat wird durch das Fermionen-Kondensat phänomenologisch ergänzt, man geht zur Erklärung einfach davon aus, daß sich jeweils zwei Spin-1/2-Teilchen zu einem Spin-1-Teilchen zusammenschließen. Ein Fermionen-Kondensat (auch Fermi-Kondensat) ist ein durch Fermionen bedingter suprafluider Zustand bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt und damit ein Aggregatzustand. Der Effekt beruht analog zum Bose-Einstein-Kondensat von Bosonen auf der Überlagerung der Wellenfunktionen der beteiligten Fermionen, woraufhin diese einen einheitlichen Quantenzustand annehmen.

Im Rahmen der Elementarkörpertheorie repräsentiert der Radius (rRy/2) der Thermischen De-Broglie Materiewelle λth des Elektrons die verkörperte Rydberg-Energie ERy (siehe exemplarisch Gleichungen [U1] und [λTHE]). Das bedeutet, daß durch die Proton-Elektron-Wechselwirkung ein Raum aufgespannt wird, der mit der Temperatur von ~ 2,6734 °K als Hohlraumstrahler fungiert. Durch die Häufigkeit und Omnipräsenz des kosmischen Wasserstoffs "strahlt" das Universum mit dieser Temperatur. Diese 3K-Hintergrundstrahlung ist somit "zeitlos" und hat definitiv nichts mit einer expandierenden Raum-Zeit-Konstruktion zu tun.

Weitere Einzelheiten zum Universum finden sich in den Kapiteln Urknall & Universum und 3K-Hintergrundstrahlung

 

 

 

 

Ladungsabhängige Materiebildung

In der vorliegend stringent masse-radius-gekoppelten Objekt-Theorie (Elementarkörpertheorie) lässt sich sowohl die Grundzustandsenergie der Proton-Elektron-Wechselwirkung, die zum H-Atom führt (Rydberg-Energie) als auch die Massendifferenz zwischen »Neutron« und »Proton+Elektron« einfachst formal analytisch und näherungsfrei in sehr guter Übereinstimmung mit den Meßwerten berechnen. Als dritte energetische Möglichkeit folgen 2 Pionen. Die aufgeführten Sachverhalte sind deterministisch und eindeutig.

Hintergrund: Das erweiterte Ladungs-Prinzip führt über die Elementarkörpertheorie basierende Wasserstoffatom bildende Proton-Elektron-Wechselwirkung hinaus. Aus dem verallgemeinerten, anschaulich-phänomenologischen Prozess folgen stringent das Neutron und Pionen als energetisch mögliche (zeitinstabile) "Teilchen". Ohne das an dieser Stelle zu konkretisieren zerfallen die geladenen Pionen in Myon und Anti-Myon und diese dann in Elektron und Positron. Insgesamt können "diverse Elementarteilchen" im Rahmen des erweiterten Ladungskonzeptes in "formaler Analogie" gebildet werden. Bemerkenswert ist die Tatsache, daß der Formalismus einfache, näherungsfreie Lösungen liefert, die in guter Übereinstimmung mit den (Energie- und Masse-)Werten der gebildeten "Teilchen" sind.

"Schlüssel" zum Verständnis der Materiebildungen sind die phänomenologisch begründeten Ladungsmöglichkeiten. Der Ladungsabhängigen Materiebildung ist auf Grund der Bedeutung, auf Grund der Protonen gekoppelten Wechselwirkung und weiterer sekundärer Wechselwirkungsmöglichkeiten ein eigenes Kapitel gewidmet.