Die Natur des Protons

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

 

 

       "[Bild -] Aphoristische Vorbetrachtungen"

 

Meßbares

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. Der (quantenmechanische) Spin ist allgemein keine Meßgrösse und wurde im Rahmen quantenmechanischer respektive quantenfeldtheoretischer Betrachtungen als Spinquantenzahl zur Beschreibung des magnetischen Momentes eingeführt. Es wird gezeigt, daß das gemessene magnetische Moment des Protons kein Indiz für eine Substruktur des Protons ist, wie von der herrschenden Physik vorausgesetzt und behauptet wird.

                                                                                                      

Hintergründe, Details, Phänomenologie des Magnetfeldes,... siehe das Kapitel (Anomale) Magnetische Momente.

 

Elementarkörperdynamik bei äußerer Energiezufuhr

Die standardmodellübliche, falsche Anwendung der SRT auf dynamische Prozesse gehört ins Reich unerfüllter Wünsche der Liebhaber realobjektbefreiter Physik. Weder die propagierte "verbogene Axiomatik" noch die invalide Phänomenologie der Standardmodelldenker übersteht eine nähere dynamische Betrachtung. Masse-radius-gekoppelt sind die Proton-Streuzentren bei hochenergetischen Kollisionen mit Wirkungsquerschnitten kleiner als der Wirkungsquerschnitt des Protons - die theorieinduziert als (Quarks-Gluonen)-Substruktur interpretiert werden - die radialsymmetrisch radius-verkleinerten Protonen selbst

 

 

 

Hintergründe

 

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. Der Irrglaube über die (unbekannte) Natur der elektrischen Ladung bzw. Spekulationen über diese 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 "rechnerisch" vor.

Am Rande bemerkt: Im cgs-System (Zentimeter, Gramm, Sekunde) ist die elektrische Ladung "gleich als Wurzel" aus dem Produkt aus m0r0c² definiert.

 

 

Das Proton ist im Grundzustand ein ruhender Elementarkörper

 

 

Unterhaltung

Hin und wieder "Wortgewordenes" in Form von Satire, Ironie und Zynismus sind folgend Ausdruck der Empörung und des Unverständnisses über die fragwürdige, etablierte Beliebigkeit heutiger Theoriemodelle - insbesondere des Standardmodells der Teilchenphysik - zur Beschreibung der Materie.

 

 

Protonenmasse abhängiger Protonenradius

Da sich die Natur des Protons, ausgedrückt durch Protonenmasse mp, Protonenradius rp, elektrische Ladung ep und starke Ladung qp, im Denkmodell der Elementarkörpertheorie einfach beschreiben lässt, ergeben sich folgende exakte Aussagen und formale Beziehungen.

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

[ http://www.nature.com/nature/journal/v466/n7303/abs/nature09250.html ]

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

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

 

Das bedeutet u.a. das der derzeitige CODATA-Wert für den Ladungsradius des Protons = 8,751(61) · 10-16 [m] um mehr als 4% "daneben" liegt.

 

update

6.Oktober 2017

Eine weitere experimentelle Bestätigung der Elementarkörpertheorie-Voraussage zur Grösse des Protonenradius

Elementarkörpertheorie-Voraussage

rp(EK-Theorie) = 8,41235642 · 10-16 m

rp(CODATA = 8,751(61) · 10-16 m

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik bestätigen mit hochpräziser Laserspektroskopie an regulärem Wasserstoff den unerwartet kleinen Protonenradius von myonischem Wasserstoff rp(μ) = 8,4087(39) · 10-16 m.

Es ergeben sich folgende Werte für die Rydberg-Konstante und den Protonenradius für regulären Wasserstoff

R = 10973731.568076(96) m-1

rp = 8,335(95) 10-16 m

Quelle: https://www.mpq.mpg.de/5557257/17_10_06

... weitere Details siehe Originalveröffentlichung:  

The Rydberg constant and proton size from atomic hydrogen
Science, 6 October 2017, DOI:10.1126.science.aah6677

und Details zum Meßverfahren ...

Dissertation  The Rydberg Constant and Proton Size from Atomic Hydrogen Axel Beyer 2016

 

 

 

 

Meßtechnische und theoretische Hintergründe zur Protonenradiusbestimmung mittels myonischer Atome siehe Muonic atoms and the nuclear structure: http://arxiv.org/pdf/1512.01765.pdf

Interessant sind die Ausführungen von Jan C. Bernauer und Michael O. Distler (Juni 2016)  Avoiding common pitfalls and misconceptions in extractions of the proton radius: http://arxiv.org/pdf/1606.02159.pdf, die ihren Kollegen aufzeigen,  (…“The extraction of the proton radius from scattering data is a treacherous business“…) wie „trügerisch“ die theoretischen Annahmen zu den Messergebnisinterpretationen aus Streuexperimenten sind.  

Das der Protonen(-Ladungs-)Radius auch bei „typischen“ Elektronenstreuversuchen mit ~ 0,84 fm gemessen werden kann und somit diese Meßergebnisse im Einklang mit den Messungen am myonischen Wasserstoff sind, wird exemplarisch auch in den Ausführungen Extracting the Proton Radius from Electron Scattering Data / Douglas W. Higinbotham aufgezeigt. Es sind grundsätzlich die („falschen“) theoretischen Annahmen, die zu den Abweichungen führen. 

Es zeichnet sich ab, daß die Protonenradiusmessung am myonischen Wasserstoff mit dem experimentellen Ergebnis von ~ 8,41e-16 [m] durch die Messungen des Lamb-Shift am myonischen Deuterium bestätigt werden,  siehe exemplarisch:

Deuteron charge radius and Rydberg constant from spectroscopy data in atomic deuterium, https://arxiv.org/pdf/1607.03165.pdf  23.November 2016…

Deuteron radius from atomic deuterium

http://www.ectstar.eu/sites/www.ectstar.eu/files/talks/Pohl_Rd(D).pdf

Proton radius mystery deepens as deuterium measurement comes up short

Wie eifrig die Standardmodellphysik bemüht ist, den Messwert von ~ 8,41e-16 [m] zu „relativieren“ um letztendlich die QED zu „retten“, kann man beispielsweise den Ausführungen von Carl E. Carlson, siehe https://arxiv.org/pdf/1502.05314.pdf

oder beispielsweise den Ausführungen Chiral perturbation theory of muonic-hydrogen Lamb shift: polarizability contribution: http://link.springer.com/article/10.1140%2Fepjc%2Fs10052-014-2852-0

entnehmen.

 ´

Warum nun der realobjektbefreite Formalismus der Quantenelektrodynamik (QED) angewandt auf myonische Atome die meßtechnisch "sichersten" Ergebnisse zum Protonenradius liefert, ist kaum zu beantworten. Das es im Rahmen der Masse-Radius-Kopplung deutlich einfachere und meßtechnisch unabhängige exakte Voraussagen zum Protonenradius gibt, ist ein direktes Resultat des konsistenten Elementarkörper-Denkmodells. Die exakte Protonenradiusbestimmung ist hier ausschließlich von der Masse(-Genauigkeit) des Protons und der Genauigkeit der Lichtgeschwindigkeit und des Planckschen Wirkungsquantums abhängig.  

 

 

und

Masse-Radius-Konstanten-Gleichung

Es gibt unterschiedliche Ausgangssituationen um allgemein die Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] zu entwickeln. Beginnen wir mit einer Plausibilitätsbetrachtung, die hier als einfache Herleitung bezeichnet wird.

 

Einfache Herleitung der Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1]

Betrachten wir das Plancksche Wirkungsquantum h als kleinste skalare Wirkung, so hat diese Wirkung die Dimension Energie mal Zeit. Diese Aussage ist nicht trivial, da das Plancksche Wirkungsquantum auch der kleinsten Wirkung des axialen Drehimpulsvektors entsprechen könnte. Division durch die Zeit ergibt eine Energie. Setzen wir für die Energie, die Masse abhängige Ruhe-Energie E0 = m0c² ein, so ergibt sich für jede Ruhe-Masse eine spezifische Zeit t(m0). Diese Zeit lässt sich auch durch die Comptonwellenlänge λ0 der Ruhemasse ausdrücken.

 

t(m0) = h/(m0c²) = λ0/c   [tm0]

 

Betrachten wir nun die Elementarkörper-Entwicklungsgleichung r(t) = r0 sin (ct/r0). Der Elementarkörper ist dann voll ausgebildet, wenn der Sinus von (ct/r0) gleich eins ist, daß ist für (ct/r0) = π/2 der Fall. Daraus resultiert eine vom maximalen Elementarkörper-Radius r0 abhängige Entwicklungszeit t0... 

t0= (π/2)(r0/c)   [tr0]

 

Gleichsetzen von t(m0) und t0

 

oder "etwas anders" betrachtet:

Elementarkörper und Masse-Radius-Konstanz aus Vergleich mit kleinster skalarer Wirkung [h]

Die Elementarkörpergleichung r(t) führt zum Elementarkörper mit der assoziierten Elementarkörper-Entwicklungszeit ∆t. Die Gesamtenergie des Elementarkörpers mit r(t) = r0 ist ∆E = m0 (Details siehe das Kapitel Elementarkörper). Betrachten wir das Plancksche Wirkungsquantum h als kleinste skalare Wirkung, so hat diese Wirkung die Dimension Energie mal Zeit.

 

 

Exakte Protonenradiusberechnung

Mit Kenntnis der Protonenmasse mp ergibt sich der Protonenmasse inhärente Protonenradius rp:

 

Am Rande bemerkt: Die phänomenologische Bedeutung des Planckschen Wirkungsquantums ist nicht wirklich geklärt. Tatsache ist, daß die Unteilbarkeit des Wirkungsquantums seit über hundert Jahren bis zum heutigen Tage noch nie begründet wurde. Max Planck hat sie nicht begründet, weil er das Wirkungsquantum für eine elementare mathematische Größe hielt, deren "Notwendigkeit" aus der Theorie folgte.

Einstein hielt eine Begründung nicht für notwendig, weil er an Plancks "Deduktion" glaubte. Er verschob die Bedeutung des Wirkungsquantums, indem er die mathematische Größe als eine physikalische Größe interpretierte.

Kleinste skalare Wirkung ≠ Energie-Zeit-Unschärfe der QM

Oft wird im Zusammenhang mit der Orts-Impuls-Unschärferelation auch eine Energie-Zeit-Unschärferelation leichtfertig genannt. In der Quantenmechanik ist die Zeit t keine Observable, sondern eine Zahl, die den zeitlichen Ablauf der Quantenvorgänge parametrisiert. Also gibt es keinen Zeit-Operator, dessen Vertauschungsrelation man mit dem Energieoperator der Hamiltonschen Funktion untersuchen könnte.

Geschichtliches  zum protonenmasse-inhärenten Protonenradius   Es gab eine (vermutlich wenig beachtete) Bemerkung von Wolfgang Finkelnburg aus dem Jahre 1947 mit der Überschrift „Über das Maß von Kernentfernungen und eine merkwürdige Beziehung zwischen den Grundkonstanten der Physik“ siehe: Finkelnburg1947Hinweis

Da es zu keinen konkreten formalen Zusammenhängen kam, stellt sich u.a. die Frage, ob die Quantenfeldtheorien 1947 schon  so "dominant regierten" und im Ergebnis mögliches, "einfaches" Denken "unterdrückten"?

Hier ist Karl Popper [KP] zu zitieren: ,,Insofern ist die Kausalmetaphyik in ihren Auswirkungen viel fruchtbarer als eine indeterministische Metaphysik, wie sie z. B von Heisenberg vertreten wird; wir sehen in der Tat, daß die Heisenbergschen Formulierungen lähmend auf die Forschung gewirkt haben. Unsere Untersuchung läßt erkennen, daß selbst nahe liegende Zusammenhänge übersehen werden können, wenn uns immer wieder eingehämmert wird, daß das Suchen nach solchen Zusammenhängen ‘sinnlos’ sei."

[KP] K. Popper, Logik der Forschung. 9. Aufl. Mohr, Tübingen 1989, S. 196.Hrsg. E. Botcher: Die Einheit der Gesellschaftswiss. Bd. 4;The Logic of scientific discovery. (1935); 2nd Ed. London , New York : Basic Books 1959.

 

Thematisch passende, mehr oder weniger zufällige, englischsprachige "Web-Fundstücke"

Autor Nassim Haramein zum protonenmasse-inhärenten Protonenradius

Nassim Haramein ist ein Physiker, der auf Grund seiner propagierten Nähe zur "Spiritualität" vom System-Physik-"Establishment" eher nicht ernst genommen wird. Haramein bildet über die Hilfsgrössen Plancklänge und Planckmasse die Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] ab, ohne diese als solche in der Gesamtbedeutung zu realisieren. Siehe exemplarisch: Seite 280, Gleichung 30, Quantum Gravity and the Holographic Mass by Nassim Haramein: http://www.altoparaiso.go.gov.br/PDF/Concursospdf20131018153404.pdf  

Interessanterweise führt Mark Rohrbaugh in seinen Ausführungen zu Nassim Haramein (http://www.fractalfield.com/conjugategravity/GeometricPhysicsJan162016.pdf) u.a. die Beziehung mprp = mere ein. Er "traut" sich dann aber nicht, den elektronemasse-inhärenten Elektronen-Radius re zahlenmäßig explizit anzugeben. Dieser und das Verhältnis von mp/me wird mit Hilfe der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α und der Rydberg-Konstanten RH nur implizit "verarbeitet" (Identitätsgleichung). Insgesamt ist die "New Equation" (Seite 18) die  Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1].

Das Rohrbaugh das nicht explizit "anschreibt" bzw. "anschreiben" kann, lässt vermuten, daß das einfache Denken offensichtlich "große" Schwierigkeiten bereitet, das ist nicht polemisch gemeint, siehe Karl Poppers Bemerkungen. Sicherlich ist das auch Rohrbaugh's fehlender Kenntnis, u.a. zur Phänomenologie der Masse-Radius-Kopplung, "geschuldet".  

Elektronenmasse inhärenter Elektronenradius

Man kann es gar nicht oft genug erwähnen : 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).

Es wird also im Rahmen der herrschenden Physik gegen die formale Wirklichkeit und Anwendung einer maßgebenden Grösse entschieden, da u.a. das Denkdogma des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) mittels Teilchenbeschleuniger und Quantenfeldtheorie einen Elektronenradius aus "theorie-ideologischen" Gründen verneinen muß. Diese Entscheidung ist so irreal wie die verantwortliche Theorie und interdisziplinär grotesk. Nicht die "typischen" energieabhängigen Elektronenradien kleiner als 10-19 [m] in Verbindung mit Teilchenbeschleunigern sind "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. Hier gibt es die größten emotionalen Ausbrüche und eine methodische Plausibilitäts-Verweigerung der Standardphysiker und deren Anhänger.                             ...mehr Details zum Elektronenradius

 

 

 

 

 

Weitere Notiz am "Rande": Da die Dynamik des Elementarkörpers durch eine einfache zeitabhängige Sinusfunktion beschrieben wird, ist der Formalismus der Quantenmechanik (QM), der auf dem mathematischen Konzept der Fouriertransformation basiert – die einfach ausgedrückt zu einer Superposition von Sinusfunktionen führt - nicht im Widerspruch mit der Elementarkörpertheorie. Die signifikanten Unterschiede zwischen Elementarkörpertheorie und QM begründen sich durch den Vergleich von Determinismus und Anschaulichkeit und Indeterminismus und programmatischer „Realobjektbefreiung“ im Bild von Wahrscheinlichkeitswellenfunktionen der QM.

 

 

Normale und anomale Magnetische Momente

Offensichtlich gibt es klassisch keine Quantelung des Drehimpulses. Streng genommen müssen wir zwischen klassischer Theorie und klassischer Realität unterscheiden. In der klassischen Theorie könnte neben Massenansammlungen von diskreten Entitäten, idealisierten Leiterschleifen, etc. auch ein einzelnes Real-Objekt vorkommen. In der klassischen Realität handelt es sich aber stets um makroskopische Vielteilchensysteme. In diesem Sinne ist die Bezeichnung normales Magnetisches Moment für ein Einzelobjekt deplaziert.

Wie wir aber auch immer den Unterschied zwischen Theorie und Experiment der magnetischen Momente nennen (normal, anomal, xxxxx), der phänomenologische Grund ist nicht der von Quantenfeldtheoretikern propagierte.

(Ausführliche Betrachtungen zum (quantenmechanischen) Spin und zu magnetischen Momenten siehe das Kapitel "Spin".)

Ohne viele Worte zu machen folgt hier nun eine anschauliche Begründung, daß der experimentelle Wert des magnetischen Momentes des Protons, Elektrons sowie des Neutrons der Denkmodellvoraussage der Elementarkörpertheorie entspricht. Wir verabschieden uns nun mittels Plausibilitätsbetrachtung eindrucksvoll von Spinpostulat, g-Wert, gyromagnetischen Verhältnis und „Anomalienthese“. Nichts davon hat einen erkenntnistheoretischen Wert. Was bleibt ist die zentrale Frage nach der anschaulich-phänomenologisch begründeten energetischen Struktur des Magnetfeldes und der daraus resultierenden Elementarkörper-Wechselwirkung.

 

 

Magnetische Moment des Protons

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. 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.

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. 

 

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

 

 

Magnetische Moment des Myons

Das Myon wird vom Standardmodell als strukturloses Lepton mit einer mittleren Lebensdauer von ~ 2,19698e-6s  betrachtet. Das "anomale" magnetische Moment des Myons wird im Standardmodell wie folgt "berechnet".

Massenabhängige QED-Beiträge: In dieser Klasse sind Schleifenbeiträge mit virtuellen Photonen und anderen Leptonen zusammenfasst. Sie treten erst ab dem Zweischleifenniveau auf. Beim Myon kann man zwischen Schleifeneinsetzungen mit dem leichteren Elektron und dem schwereren Tauon unterscheiden. Erstere führen auf große Logarithmen der Form log(mµ/me), während letztere vergleichsweise geringe Korrekturen aufbringen, die bei der Präzision des Brookhaven-Experiments jedoch relevant sind. Die Ungenauigkeiten dieser Klasse von Beiträgen stammen aus der Ungenauigkeit der Massenverhältnisse mµ/me und mµ/mτ. Insgesamt stellen die QED-Beiträge die größten Korrekturen dar. Zum heutigen Zeitpunkt sind sie auf Dreischleifenniveau analytisch und auf Vierschleifenniveau numerisch bekannt.

Hadronische Vakuumpolarisation: Da Quarks keine freien Teilchen sind, sondern hadronisieren, lassen sich ihre Beiträge nicht durch eine Schleifenentwicklung ermitteln. Im Falle der Vakuumpolarisation kann man sich allerdings behelfen und die relevante Photon-Selbstenergiefunktion aus Messungen von e +e − → γ* → hadrons bestimmen.

Hadronische Photon-Photon-Streuung: Im Gegensatz zur Vakuumpolarisation kann sich die hadronische Photon-Photon-Streuung nicht auf experimentelle Daten berufen. Hier muss man sich daher auf effektive Niedrigenergiebeschreibungen der QCD wie die Chirale Störungstheorie stützen, in denen der Hauptbeitrag zu dieser Klasse von Diagrammen durch den Austausch von π0 und anderen Mesonen beschrieben wird. Ingesamt sind die hadronischen Beiträge für den Großteil der Ungenauigkeit des theoretischen Ergebnisses verantwortlich.

Elektroschwache Beiträge: Aufgrund der hohen Masse der W± -, Z0 - und Higgsbosonen sind diese Beiträge stark unterdrückt, jedoch beim Brookhaven-Experiment wegen dessen hoher Präzision erstmals nicht vernachlässigbar. Generell lässt sich diese Klasse von Diagrammen in bosonische Beiträge und Beiträge mit geschlossenen Fermionschleifen unterteilen. Letztere sind besonders kritisch, da hier Auslöschungen mit den verwandten Quarkschleifenbeiträgen zur Erhaltung der Anomaliefreiheit in der SU(3)C x SU(2)L x U(1)Y Eichtheorie stattfinden. Die Ungenauigkeit der elektroschwachen Beiträge ist hauptsächlich durch die Ungenauigkeit von sin θw und der Higgsmasse begründet.

Die Abweichung zwischen Standardmodell-Vorhersage und dem Ergebnis des Brookhaven-Experimentes entspricht einer Diskrepanz von 3,2 σ. Andere Auswertungen haben eine Diskrepanz von 3,4 σ bis 3,6 σ ergeben.

Theorie und Experiment zur Bestimmung des magnetischen Moments des Myons werden in http://www-com.physik.hu-berlin.de/~fjeger/gm2review.pdf nachvollziehbar beschrieben.

Elementarkörper basierend ist das Myon schlicht ein instabiler Elementarkörper. Das Myon wandelt sich gemäß der inhärenten Masse-Radius-Kopplung in ein Elektron, masseabhängige Energie des Myons wandelt sich in radiusabhängige Energie des Elektrons.

Da sich das Myon offensichtlich nicht spontan in ein Elektron umwandeln kann, ist die Angabe eines konkreten magnetischen Moments des Myons eine „Meß-Fiktion“. Insgesamt ist zu bemerken, daß das magnetische Moment des Myons nicht direkt gemessen wird. 

„Interessanterweise“ ist bei der indirekten experimentellen Bestimmung des magnetischen Moments des relativistischen Myons im Ergebnis das magnetische Moment –anders als bei Proton, Elektron und Neutron – von dem additiven Magnetfeldbeitrag befreit. Die relativistische Bewegungsenergie kompensiert (nahezu) den Energiebeitrag des Magnetfeldes zum magnetischen Moment. Dieser Sachverhalt erschließt sich den Standardmodelldenkern nicht, da das Magnetfeld nicht als Energieträger „wahrgenommen“ wird. Konsequent weiter gedacht, stellt sich die Frage nach der effektiven Masse des Myons in den g2-Experimenten (exemplarisch am Brookhaven National Laboratory 1997-2001). Aus Sicht der Elementarkörpertheorie bestätigt somit auch die Messung des magnetischen Moments des Myons die bisherige Sicht der Dinge.

Zum Mitdenken: In Verbindung mit der „ g=2 - erzeugenden“ Dirac-Gleichung gibt es ein fundamentales „Näherungs-Problem“ erster Instanz für das Myon. In der Dirac-Gleichung wird zur Berechnung von g = 2 vorausgesetzt, daß das zu beobachtende „Dirac-Teilchen“ sich langsam bewegt, daß ist im Falle der experimentellen Bestimmung des magnetischen Moments des Myons, welches sich im Speicherring mit einer relativistischen Geschwindigkeit (Ekin ~ 30 · E0 !)  bewegt definitiv nicht der Fall. Aus diesem Grunde kann die Dirac-Gleichung formal logisch für das Myon gar kein Ergebnis für g liefern. Ohne g = 2 existiert aber kein „normales“ magnetisches Moment des Myons und folgerichtig ist das „anomale“ magnetische Moment des Myons ohne („normale“) Referenz gegenstandslos. Will man also mittels Dirac-Gleichung eine Aussage über das (normale) magnetische Moment des Myons machen, dann kommen nur Experimente in Frage, in denen sich das Myon „langsam“ bewegt.

 

 

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. 

 

 

Quark-Parton-Modell und tiefinelastische Streuung

Das in den sechziger Jahren von Richard Feynman entwickelte Quark-Parton-Modell (QPM) beschreibt Nukleonen als Zusammensetzung grundlegender punktförmiger Bauteile, die Feynman Partonen nannte. Diese Bauteile wurden daraufhin mit den wenige Jahre zuvor gleichzeitig von Gell-Mann und Zweig postulierten Quarks identifiziert. Gemäß Quark-Parton-Modell ist ein tiefinelastisches Streuereignis (:DIS deep inelastic scattering) als eine inkohärente Überlagerung elastischer Lepton-Parton Streuprozesse zu verstehen. Dieses Bild gilt aber nur, wenn der Impulsübertrag durch das Photon ausreichend groß ist, so dass die einzelnen Partonen aufgelöst werden können; d.h., dass man sich in dem als tiefinelastisch bezeichneten Bereich der Lepton-Nukleon-Streuung befindet.

Eine Kaskade von Wechselwirkungs-Mutmaßungen, Näherungen, Korrekturen und zusätzlichen Theorieobjekten „verfeinerten“ in der Folgezeit das theoretische Nukleonen-Modell. Es ergeben sich u.a. Nukleonstrukturfunktionen als Summationen der Partonstrukturfunktionen über postulierte Helizitäts- und Ladungszustände aller im Nukleon postulierten „Quarksorten“. Im quantenchromodynamik-erweiterten Partonmodell sollen Quarks Gluonen abstrahlen, die entweder von den Quarks selber wieder absorbiert werden, oder aber Quark-Antiquark-Paare erzeugen oder weitere Gluonen abstrahlen. Diese „Folge-Partonen“ bilden eine „Wolke“ um das Ursprungsquark. Im Rahmen dieses Modells ist ein Quark kein punktförmiges Objekt mehr, wie im ursprünglichen QPM. Ohne hier auf das Sammelsurium von weiteren Annahmen und resultierenden vermeintlichen Gleichungen des SM zur erweiterten postulierten Substruktur der Nukleonen einzugehen, folgt ein klares Statement:   Ein grundsätzliches (erkenntnistheoretisches) Problem ist sofort erkennbar. Alle experimentellen Aufbauten, Durchführungen und Interpretationen zur tiefenelastischen Streuung sind extrem stark theoriebeladen. Siehe zur Verdeutlichung dieser Aussage exemplarisch das Kapitel 2.1 Kinematik der tiefinelastischen Streuung der Ausführungen zu *Compass-Experimenten.

*Das 2001 am europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf/Schweiz in Betrieb genommene COMPASS-Experiment erforscht in einem weitreichenden Programm die Spinstruktur des Nukleons mittels der tiefinelastischen Streuung. 

 

Das vorliegende Verständigungs- und Interpretationsproblem lässt sich verallgemeinern. Der generelle Denkfehler der herrschenden Physik bei allen "Messdeutungen" liegt in der methodischen Vernachlässigung der Struktur - der von „aussen“ eingebrachten - Wechselwirkungs-Energie, hier der Energie des Magnetfeldes. Dies sieht man deutlich am Beispiel des Protonenradius. Je nach Untersuchungsmethode variiert im Vergleich sowohl der Ladungsradius des Protons als auch der magnetische Protonenradius im Prozentbereich. Lassen wir einmal die Frage offen, inwieweit eine realphysikalische Unterscheidung zwischen magnetischen und elektrischen Radius, losgelöst von der Untersuchungsmethode, überhaupt sinnvoll ist. Um die komplexe theoriebeladene Problematik der Messungen etwas besser verstehen zu können, sind exemplarisch folgende Ausführungen hilfreich: http://astro.temple.edu/~meziani/einn2013/parallel-proton-radius/Indelicato.pdf  Die Elektron-Proton-Streuung liefert andere Werte als die Untersuchung der Energieniveaus (Wasserstoff-Spektroskopie). Die derzeit „genauesten“ Messungen am myonischen Wasserstoff liefern einen Ladungsradius der um ca. 4,4% vom CODATA-Wert abweicht. Dieser Wert ist in sehr guter Übereinstimmung mit dem Protonenmasse inhärenten Radius eines nichtwechselwirkenden, ruhenden Protons, so wie es Elementarkörpertheorie basierend phänomenologisch begründet ist. Betrachtet man das gesamte Meßspektrum der „Protonenradius-Experimente“ so ist die Meßbandbreite in der Größenordnung von ungefähr 10% !!!  

 

rp [Myonischer Wasserstoff/Lamb-Shift…] ~ 8,4087e-16 [m]

Kurzer Überblick:  http://doc.rero.ch/record/31960/files/kno_psm.pdf

 

Theory of the 2S-2P Lamb shift and 2S hyperfine splitting in muonic hydrogen

http://arxiv.org/pdf/1208.2637.pdf

 

…”The “proton radius puzzle” remains unsolved since it was established in 2010. This paper summarizes the current state and gives an overview over upcoming experiments.”

http://arxiv.org/pdf/1411.3743.pdf

 

Typisches Proton-Elektron-Streuexperiment u.a. zur Bestimmung des Ladungsradius:

High-precision determination of the electric and magnetic form factors of the proton, Institut für Kernphysik, Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 2010

http://arxiv.org/pdf/1007.5076.pdf

 

Energieaufspaltungen sind meist nicht selbstinduziert. Erst wenn von außen Energie in Form von elektrischen oder magnetischen Feldern eingebracht wird, kommt es zur Aufspaltung (diverser Energie-Niveaus). Phänomenologisch sind physikalische Felder unbegründet. Sie stellen aus Sicht eines zu untersuchenden Objektes (…Elektron, Atom, Molekül) unendliche Energie-Reservoirs dar, welche mit den zu untersuchenden "Test-Objekten" wechselwirken.

Somit sind beispielsweise spektroskopische Untersuchungen der Wechselwirkungspartner - Proton-Elektron oder Proton-Myon - nur dann aussagekräftig (untersuchungsmethodenbefreit), wenn ohne äußere Energiezufuhr „selbstinduzierte“ Übergänge stattfinden (würden). Historisch betrachtet, mit den "quantenmechanischen Worten" Werner Heisenbergs: „Zu jeder Messung einer quantentheoretischen Größe ist ein Eingriff in das zu messende System nötig, der das System unter Umständen empfindlich stört. Die Messung der Strahlungsenergie in einem mathematisch scharf begrenzten Teil eines Hohlraumes wäre nur möglich, durch einen ”unendlichen“ Eingriff und ist deshalb eine nutzlose mathematische Fiktion. Ein praktisch durchführbares Experiment kann jedoch nur die Energie in einem Bereich mit verwaschenen Grenzen liefern.“  [Aussage Werner Heisenberg 1931]

Fazit: Die Unsicherheit und folgend die „Variation“ der Kern- und Nukleonenradien, exemplarisch des Protonenradius, basierend auf Theoriemodellen und assoziiert unterschiedlichen Experimenten führt zu Ergebnisunterschieden im Prozentbereich. Die „theoretisch“ gestalteten so genannten Form- und Strukturfaktoren der hochenergetischen elastischen und inelastischen Proton-Elektron-Streuung, Proton-Proton-Kollision,… geben elektrische und magnetische Verteilungen wieder. Daraus „berechnet“ sich „stark theorie- und näherungsbeladen“ dann ein Radius. Um diese mehr oder weniger willkürliche Situation zu beenden, wäre es zwingend die „Feld-Phänomenologie“ spektroskopischer Messungen zu bestimmen und im Fall des Standardmodells sich von freien Parametern lösen zu können. Das ist im Rahmen der mathematisch begründeten QED und QCD sowie deren Erweiterungen nicht möglich, da die Objekte der Theorien keinen realphysikalischen Anspruch besitzen.

Das einzige, realobjekt-fassbare Argument für die Substruktur des Protons war aus quantenmechanischer, respektive SM-Sicht, das experimentelle magnetische Moment (gewesen). Diese stark theoriebeladene Interpretation löst sich plausibel in Nichts auf, sobald realphysikalisch das Magnetfeld als wechselwirkender "Energie-Körper" ins "Spiel" kommt.

Vielleicht geben vorliegende Betrachtungen zu Spin und magnetischen Momenten dem unvoreingenommenen Leser einen kräftigen Impuls in Richtung Zweifel an Quantenfeldtheorien, Zweifel am Standardmodell.

Zur Erinnerung:  Stark unterschiedliche, asymmetrisch ladungsfragmentierte Quark-Massen machen nur ein Prozent der Protonenmasse aus. Der "Rest" ist postulierte Bindungsenergie ("Gluonenthese"). Quarks sind keine Teilchen, weder im phänomenologischen noch im quantentheoretischen Sinne, da sie nicht als isolierbare Partikel bzw. Zustände auftreten. Die postuliert quarks-basierenden physikalischen Teilchen andererseits sind im Rahmen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) als gebundene Zustände aus Quarks zusammengesetzt zu denken. Die erste Annahme war, daß im Bild des SM der postulierte Protonenspin sich zu 100% aus den Spinanteilen der Quarks zusammensetzt. Dies wurde viele Jahre nach der ersten Annahme 1988 bei den EMC-Experimenten nicht bestätigt. Entgegen aller Annahmen wurden damals sehr viel kleinere, sogar mit Null verträgliche Anteile gemessen ( ∆∑ = 0.12 ± 0.17 European Muon Collaboration). Aber 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. Das Motto lautet: Wir schießen erst auf ein Scheunentor und malen dann um das Einschlussloch die konzentrischen Ringe der Zielscheibe. Vorhersage-Volltreffer sind garantiert.

 

Es bedarf 25 freier Parameter, variabler Kopplungskonstanten, verschachtelter Substrukturierungen und diverser postulierter Wechselwirkungsszenarien um letztendlich indirekte, experimentelle Sekundärereignisse aus vorselektierten Zerfallskanälen iterativ über Monate in Rechner-Clustern zu "bearbeiten", bis die Zirkelschlüsse Bestätigung finden. Überflüssig zu erwähnen, daß die etablierte Confinement-These (theoriegeforderte Nichtbeobachtbarkeit führt zur Nichtwiderlegbarkeit) das Standardmodell der Teilchenphysik ebenso „überflüssig“ macht.

 

Eine Bemerkung von Prof. Dürr über die fundamentale Natur des Protons

Was dafür spricht, dass das Proton tatsächlich fundamental ist, ist eine spezielle Koinzidenz, auf die der Physiker Hans-Peter Dürr in seinem Aufsatz  Neuere Entwicklungen in der Hochenergiephysik – das Ende des Reduktionismus? 1986 aufmerksam gemacht hat. Er weist daraufhin, dass die Vorstellung einer Teilchenunterstruktur mit Erreichen einer charakteristischen Schranke versagt.

Diese charakteristische Schranke ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen dem Planckschen Wirkungsquantum und der Lichtgeschwindigkeit. Die sich daraus ergebende Größe hat die Dimension einer Masse mal einer Länge. Dürr zufolge versagt für Systeme, für die das Produkt aus ihrer Masse m und ihrer Größe R diese Maßzahl unterschreitet, die Vorstellung einer Teilchenstruktur: mR  << h/c » 10-37 g cm.

Wie Dürr betont, ist dies zum ersten Mal der Fall bei einem Proton, denn mit dem Proton ist gerade diese Grenze erreicht: R » 10-13 cm, m = 1.7 x 10-24g, woraus sich für mR » 10-37 g cm ergibt.

Dürr nimmt diese auffällige Koinzidenz zum Anlass, das Quark-Modell zu kritisieren. Es kommt ihm, wie er betont, reichlich merkwürdig vor, dass sich  die Natur,  um unserem Teilchenbild entgegenzukommen, auf ihren tieferen Ebenen in eine so spezielle Dynamik wie die Quantenchromodynamik flüchtet. Es erscheint ihm viel überzeugender, dass die Quarkstruktur wie auch eine Subquarkstruktur nur die Funktion einer effektiven Beschreibung im Sinne der Quasiteilchensprache der Mehrkörperphysik hat.1

1Dürr, Hans-Peter, Neuere Entwicklungen in der Hochenergiephysik – das Ende des Reduktionismus? in: Selbstorganisation – Die Entstehung von Ordnung in Natur und Gesellschaft, (hrsg. Andreas Dress, Hubert Hendrichs und Günter Küppers, München 1986, S. 15 – 34)

Hans-Peter Dürr (1929 - 2014) war u.a. Mitarbeiter von Werner Heisenberg und Direktor des Max Planck Institutes für Physik bis1997.

 

Elektrische Ladung(en) des Protons

Die Divergenzproblematiken, sowohl klassischer als auch quantenfeldtheoretischer Betrachtungen, finden ihre theoriebeladene Ursache in den jeweiligen Denkmodellen. Dort wird die innere Struktur der Energieträger (Gravitation, (elektrische) Ladung) schlicht nicht erfasst. Berücksichtigt man jedoch die endliche, realphysikalisch orientierte, phänomenologische Natur der Objekte, lösen sich die "Unendlichkeiten" plausibel auf.  Impulsmasse-Inversion

Im Bild der Elementarkörpertheorie ist die elektrische Elementar-Ladung e, sowie die (starke) Elementarkörperladung qEK vom konstanten Masse-Radius-Produkt (m0r0) abhängig. Somit sind trotz der signifikant unterschiedlichen Massen von Proton und Elektron, deren elektrische Elementar-Ladung e, sowie die (starke) Elementarkörperladung qEK betragsmäßig gleich. Bei äußerer Energiezufuhr ändert sich die Ladung nicht, da daß Produkt aus geschwindigkeitsabhängiger Masse m(v) und geschwindigkeitsabhängigem Radius r(v) konstant ist: m(v)r(v) = m0r0. In dem Maße wie m(v) zunimmt, wird r(v) kleiner. Das bedeutet, daß die innere Energie des Elementarkörpers gemäß erweiterten Energie-Erhaltungssatzes [E1r] konstant bleibt. Es ändert sich nur das Verhältnis von masse-abhängiger Energie und radius-abhängiger Energie. Dieser Sachverhalt ist alles andere als trivial.

 

 

 

Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante α

Konsequenterweise wird die Feinstrukturkonstante α Elementarkörpertheorie basierend energetisch bestimmt. Sie ergibt sich aus dem Vergleich von Gesamt-Energie und elektrischer Energie mittels der elektrischen Elementarladung e :

Hier ist zu bemerken, daß quantitativ nicht α sondern α/4 das "Maß der Dinge" ist.

 

Die ladungsabhängige Materiebildung der Protom-Elektron-Wechselwirkung

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.

Die konkreten Ausführungen befinden sich in in dem Kapitel Materiebildung

 

 

 

Proton und Newtonsches Gravitationsgesetz

Eine Erweiterung bzw. Verallgemeinerung des Newtonschen Gravitationsgesetzes führt zu einem "neuen" Verständnis der "Naturkräfte".

Gravitationskonstante(n)

Die Idee ist simpel, analog zur Gravitationskonstanten γG lässt sich formal für jeden Elementarkörper in Abhängigkeit der  Radius-Masse-Verhältnisse r0/m0 eine Gravitationskonstante angeben.

 

 

Proton verallgemeinerte Newtonsche Gravitationsgesetz:

           

Elementare Gravitation

Für einen "beliebigen" Elementarkörper mit der Ruhe-Masse m0 und dem Ruhe-Radius r0 ergeben sich somit die Gravitationskonstante γ0 und allgemein das Gravitationspotential Φ zu :

 

Multiplikation des Gravitationspotentials Φ(r0,r) mit der Ruhemasse m0 ergibt den erweiterten Energie-Erhaltungssatz :

Somit lassen sich der erweiterte Energie-Erhaltungssatz [E1r] und die Ruhe-Energie E0 (Masse-Energie-Äquivalenz) aus der Gleichungsstruktur der "Gravitation ableiten". 

erweiterter Energieerhaltungssatz E(r)

Die Ruhemasse m0 ist im Bild eines oszillierenden Elementarkörpers proportional zur Frequenz der Elementarkörperschwingung. Umso größer die Masse ist, desto kleiner ist die Entfernung vom Nullpunkt, ausgedrückt durch den maximalen Elementarkörper-Radius r0. Die erhöhte Schwingungsfrequenz im Vergleich zu radius-größeren, masse-kleineren Elementarkörpern bildet somit eine "größere" Bewegung im gleichen Zeitintervall ab. In Analogie zur kinetischen und potentiellen Energie der "klassischen Physik" ist der Ruhe-Radius r0 das Maß für die potentielle Energie und die Ruhemasse m0 das Maß für die Bewegung der oszillierenden Oberfläche. Die Begriffe Radius und Masse sind zeitabhängig-geometrisch begründet.

 

 

Wunsch und Wirklichkeit 

CODATA-Werte sind im Bereich der Elementarteilchenphysik bei genauer Betrachtung selbstprophetische Abstraktionen, da diese ohne konsistente Phänomenologie in wechselseitiger Abhängigkeit postuliert wurden. Die Spitze des Eisberges ist sicherlich der "falsche" CODATA-Wert des Protonenradius.

Es ist fragwürdig und beunruhigend, daß  - begleitend zum Standardmodell der Teilchenphysik - seit Jahrzehnten ein 4,3556% zu großer Protonenradius das Weltbild der Theoretischen Grundlagenphysik gestaltete.

Bevor "axiomatisch-mathematisch" geprägte Theoretische Physiker in Tateinheit mit Experimentalphysikern über die 8. oder gar 12. Stelle hinter dem Komma bei aktuellen Messwerten der Teilchenphysik in Verbindung mit Naturkonstanten diskutieren, sollte erst einmal die zweite Stelle nach dem Komma geklärt sein. Denn der Protonenradius ist eine fundamentale Grösse, die an die Protonenmasse gebunden ist. Die Leugnung dieser einfach nachvollziehbaren Erkenntnis, basierend auf der Energie-Äquivalenz von Teilchen-Ruheenergie und äquivalenter Strahlungs-Energie (Stichwort: Compton-Wellenlänge), ist töricht und führt(e) in die Pseudowissenschaft, bekannt als das Standardmodell der [Elementar-]Teilchenphysik (SM).

Die Rydberg-Konstante R∞ steht in direktem Zusammenhang mit der Rydberg-Energie ERy= R∞hc. Wichtig ist hier zu erwähnen, daß die theoretische Rydberg-Energie: 13,60569253 [eV] der herrschenden Physik weder dem relativistischem Ansatz genügt, noch als reale Wechselwirkungs-Energie zwischen Elektron und Proton in der Natur vorkommt. Der experimentelle Wert (Ionisierungs-Energie) beträgt: 13,598433770784[eV] ( 2,1787091908255 10-18 [J] ). Somit ist die aus der theoretischen Rydberg-Energie "abgeleitete" Rydberg-Konstante gleichfalls ein rein theoretischer Wert.

Anmerkung zum eigenständigen Denken: Ohne genaue Kenntnis der Untersuchungsmethode und ohne Rücksichtnahme auf ein konkretes Denkmodell lässt sich folgendes für beliebige Streuprozesse aussagen. Die Wirkungsquerschnitte haben einen sprichwörtlich maßgebenden Einfluß auf die (spektroskopischen) Ergebnisse. Das bedeutet im Fall des Protons, daß der Annahme eines um ca. 4,4% zu großen Protonenradius eine signifikante Bedeutung bei der Auswertung der Meßergebnisse zukommt. Da es keinerlei Reaktion seitens der Standardmodellphysiker auf diese simple Erkenntnis gab, lässt sich daraus ableiten, daß offensichtlich die Interpretationen der hochenergetischen elastischen und inelastischen Streuungen im Rahmen der theoretischen Postulate des SM gemäß freier Parametrisierung jedes Ergebnis „vertragen“. Ein Grund mehr, sich vom SM inhaltlich zu distanzieren.

 

 

Am "Rande" bemerkt: Insgesamt ist der CODATA-Wert der Rydberg-Energie, der sich formal in Abhängigkeit der Elektronenmasse aus dem Denkmodell eines kreisenden Elektrons um ein Proton ergibt, ohne formale Berücksichtigung der Protonenmasse (!), aus Sicht der "bestimmenden" Quantenelektrodynamik (QED) ein »Meilenstein der Inkonsequenz«. Da die QED deterministische, realobjekt-physikalische Denkmodelle strikt ablehnt.

Der Grund warum das masseleichtere Elektron um das masseschwerere Proton kreisen soll, obwohl betragsmäßig die Ladungen gleich "stark" sind, hatte man sich vom Himmelsmechanik-Denkmodell abgeschaut. Obwohl es aus Sicht der herrschenden Physik phänomenologisch unbegründet ist, eine elektrische Zentripetalkraft einer mechanischen ( masse-abhängigen ! ) Zentrifugalkraft gleichzusetzen.

Die Elementarkörpertheorie schafft hier Aufklärung. Die verwendeten Gleichungen führen zu einer Masse-Radius-Beziehung in Form eines Masse-Radius-Produktes. Hier wurden  - ohne Kenntnis der phänomenologischen Zusammenhänge - richtige Ergebnisse von der "klassischen Physik" geliefert.

Doch: Die angebliche Korrektur der Rydberg-Energie gemäß Masse-Schwerpunkt-Korrektur (Stichwort: reduzierte Elektronenmasse) zwischen Proton und Elektron erweist sich als phänomenologisch haltlos, da zwei Ladungen {e} (auch) im Denkmodell der herrschenden Physik nicht über Massen wechselwirken können und im Denkmodell der Elementarkörper eine Schwerpunktskorrektur der Ladungen phänomenologisch unbegründet ist.

Offensichtlich und anschaulich führt die Betrachtung zweier (betragsmäßig) gleicher Ladungen im Abstand r zu einer Energie E(r), die proportional zum Kehrwert des Abstandes (1/r) der Ladungen ist. Es gibt keine Notwendigkeit irgend einer "Schwerpunkts-Korrektur". Der Bohrsche Radius a0 ist der Abstand zum Ladungs-Schwerpunkt der wechselwirkenden Ladungen, wenn diese Energie der Rydberg-Energie entspricht. Die Energie entspricht der gemessenen Rydberg-Energie (13,598433770784 eV), die von dem theoretischen Elektronenmasse abhängigen Wert (13,60569253 eV) abweicht.

 

 

 

Einführende Worte zur speziellen Relativitätstheorie (SRT) und zum Teilchenbeschleuniger

Eine Grundvoraussetzung für das Verstehen der (mathematischen) Aussagen und das formal korrekte Anwenden der speziellen Relativitätstheorie ist die experimentelle Basis der SRT von historisch später entstandenen Theorien zu entkoppeln. Die Lorentztransformation beruht auf der beobachteten Invarianz der Vakuumlichtgeschwindigkeit. Die daraus abgeleitete Lösung ist an Inertialsysteme gebunden. Die Lorentztransformation ist eine mathematische Konsequenz der beobachteten Invarianz relativ zueinander bewegter Koordinatensysteme mit v=const. Beschleunigte Bezugssysteme sind keine Inertialsysteme…

Die SRT erklärt nichts. Masse wird sowohl in der SRT, ART als auch im Rahmen der herrschenden Physik insgesamt als sekundärer Begriff zu einer Rechengröße verarmt. Die SRT ist nicht komplett falsch sondern schlicht eindimensional konzipiert. Für eine oszillierende Kugeloberfläche ist leicht nachvollziehbar eine isotrope Längenkontraktion die physikalisch einzig sinnvolle Lösung 

Die Bewegungsgleichungen der Elementarkörpertheorie

beschreiben die zeitabhängige Oszillation einer Kugel(-Oberfläche) mit Radius r = r(t).  

 Gleichung [P2.1] 

führt zu 

Das reale, dynamische Verhalten einer oszillierenden Kugel(oberfläche) ist weder von Koordinaten-Systemen, noch von Koordinaten-Transformationen abhängig. Bezogen auf eine oszillierende Kugel beschreibt die Konstanz der Geschwindigkeit im historisch ursprünglichen relativistischen Faktor γrel lediglich den statischen Fall von v = const.

Somit steht der relativistische "Lorentzfaktor" :      γSRT =

nicht im Widerspruch zum dynamisierten Faktor : γdyn =

γSRT ist als "Momentaufnahme" der Geschwindigkeit v eine Möglichkeit von γdyn.

γSRT ist nicht falsch, sofern man im Hinterkopf behält, daß im Rahmen der Elementarkörpertheorie, wenn nicht anders angegeben, stets der dynamisierte, relativistische, radialsymmetrisch wirkende Faktor γdyn gemeint ist.

 

                   

     Elementarkörperdynamik

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.

Das offensichtlich der 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.

Masse-radius-gekoppelt sind 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.

Man kann es gar nicht oft genug erwähnen : 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). Es wird also im Rahmen der herrschenden Physik gegen die formale Wirklichkeit und Anwendung einer maßgebenden Grösse entschieden, da das Denkdogma des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) mittels Teilchenbeschleuniger und Quantenfeldtheorie einen Elektronenradius aus "theorie-ideologischen" Gründen verneinen muß. Diese Entscheidung ist so irreal wie die verantwortliche Theorie und interdisziplinär grotesk. Nicht die "typischen" energieabhängigen Elektronenradien kleiner als 10-18 [m] in Verbindung mit Teilchenbeschleunigern sind "falsch", 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. Hier gibt es die größten emotionalen Ausbrüche und eine methodische Plausibilitäts-Verweigerung der Standardphysiker und deren Anhänger.              ...mehr Details zum Elektronenradius

 

 

Teilchenbeschleuniger

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?

Die radialsymmetrische, dynamische Erweiterung der Lorentztransformation im Rahmen der Elementarkörpertheorie ist jedoch nicht an Inertialsysteme gebunden. Die Invarianz der Vakuumlichtgeschwindigkeit ist und bleibt eine Grundvoraussetzung für die Elementarkörpertheorie. Es existieren keine Widersprüche zur Beobachtung…  

 

Merke: Obwohl Teilchenbeschleuniger keine Inertialsysteme sind, wird auf Grund wunschgemäßen Denkens der Standardmodell-Physiker und Quantenfeldtheoretiker die theoretische Konsequenz und „Axiomatik“ der inertialsystemgebundenen speziellen Relativitätstheorie (SRT) „verdrängt“ und diese auf eine relative Längenkontraktion in Bewegungsrichtung eines Beschleunigersystems und eine (relative) geschwindigkeitsabhängige Massezunahme  „reduziert“. Diese dogmatisch verordnete, im Sinne der SRT nicht anwendbare, "geometrisch-relativistische Eindimensionalität" führt zu fatalen Fehlinterpretationen der Meßergebnisse, die letztendlich zur vermeintlichen Substruktur der Protonen und zu der Aussage führt, das Elektronen einen Radius kleiner als 10-18 [m] besitzen und theoretisch als punktförmig angenommen werden können.   

 

 

«Das Zersplittern der Materie in Teilchenbeschleunigern und das zugehörige "Impuls gebende" Standardmodell der Teilchenphysik sind wie das zerbröseln eines trockenen Brötchens und kategorisieren der Brösel. Jeder Bäcker wird ihnen sagen, daß man aus Semmelbrösel keine Brötchen backen kann.»

 

Die Auswertung von Materiekollisionen in Teilchenbeschleunigern dauert Monate, da einfach ausgedrückt, das dominierende "Hintergrundrauschen" mit allen möglichen (theorie-unerwünschten, realen) Energieanteilen, die gezielte Auswertung eigentlich unmöglich macht. Das Unmögliche wird durch den Wunsch der Gläubigen des Standardmodells dann zum nachgewiesenen neuen Teilchen, welches von der Theorie dringend gebraucht wurde. Die Teilchendichten und Kollisionsraten führen in der Regel zu einer Datenmenge von 1 bis 2 MB pro Ereignis. Insgesamt resultiert aus den Kollisionen ein Informationsstrom in der Größenordnung von 100 TB pro Sekunde. Durch ein Selektionssystem - Trigger genannt - werden von 40 Millionen Strahlkreuzungen pro Sekunde lediglich 200 Ereignisse pro Sekunde aufgezeichnet. Das bedeutet schlicht und ergreifend, daß nahezu das gesamte Ereignisspektrum bewusst ausgeblendet wird. Die Bemerkung Albert Einsteins zu Werner Heisenberg: "Die Theorie bestimmt, was beobachtbar ist", "entfaltet" sich somit im Standard-Betrieb eines Teilchenbeschleunigers auf extrem absurde Art und Weise. Diese systematisch "(vor-)selektierten Messungen seit Jahrzehnten als Grundlage für die Überprüfung von theoretischen Ansätzen „einzusetzen“, spiegelt die erkenntnistheoretische Bedeutungslosigkeit des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) wider.

Gemäß Teilchenbeschleuniger-Selektionsprogramm könnte jeder «Alles» oder «Nichts» finden. Gewünschte Theorien bestätigen und unerwünschte Theorien widerlegen, sofern „Sie“ der herrschenden Teilchenphysiker-Lobby angehören. In Kombination mit den vom SM benötigten und verwendeten 25 freien Parametern avanciert das SM zu einem deutlich mächtigeren Glaubensbekenntnis, als es politische Ideologien oder Religionsgemeinschaften je hervorbringen könnten. Das SM liefert zwar keine Teilchenmassen aber mit Abstand das größte Denkdogma. Mit diesen bekannten Randbedingungen und fehlenden Ergebnissen, trotz einer Heerschar von involvierten Wissenschaftlern und mehr als 40 Jahren SM-Forschung, braucht sich eigentlich kein Mensch mit dem SM beschäftigen, wäre da nicht die Tatsache, daß sich die Masse der Theoretischen Grundlagenphysiker, mittlerweile auch in der 2.Generation, auf diesen SM-Glauben geeinigt haben. Es gelten ganz aktuell und verstärkt die Worte Theodor Fontanes zum Untergang der Denkkultur: »Wir stecken bereits tief in der Dekadenz. Das Sensationelle gilt, und nur einem strömt die Menge noch begeisterter zu, dem baren Unsinn.«

Bezeichnender Weise sind und waren ausnahmslos alle neuen geforderten Teilchen des Standardmodells instabil, sie zerfallen fast augenblicklich in das, was sie eigentlich sind, Strahlungsenergie. Oder lassen sich praktisch nicht nachweisen, wie exemplarisch postulierte Neutrinos, die gleichfalls reine Theorieobjekte ohne direkten Nachweis sind.

 

 

 

 

 

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 gemäß Masse-Energie-Äquivalenz zu mRY = ERY/c². Gemäß der Masse-Radius-Konstantengleichung [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

 

 

 

 

 

 

"Formaler Aphorismus"    Elementarkörpertheorie im Bild