Unsere Welt zu verstehen:  Feynman Modell

 

 
Feynman's Modell der Quanten-Jongleure

— hmsgnr0314z

 
 
Feynman beschrieb ein geladenes Teilchen als einen Jongleur von Photonen, der in dem die Ladung umgebenden Raum ständig Photonen emittiert und absorbiert.

Ein stillstehendens Elektron etwa wäre ein perfekter Jongleur, der nie einen Fang verpasst.
 
Aber wie bei einem menschlichen Jongleur in einem Eisenbahnwagen, kann plötzliche Beschleunigung des Wagens die Dinge durcheinander bringen: Die Ladung kann — aus Sicht des Jongleurs — aus ihrer Position herausgeworfen werden, so dass sie nicht am rechten Platz ist, das Photon zu absorbieren. Es fliegt dann davon als abgestrahltes Licht.

Wenn zwei solcher Jongleure im Eisenbahnwagen gemeinsam üben, fängt jeder seine eigenen Würfe auf, gelegentlich aber auch einen Wurf des jeweils anderen. Eben dies passiert auch, wenn zwei Ladungen sich hinreichend nahe kommen: Die Wolken aus Photonen, welche jede der Ladungenen umgeben, mischen sich, und so kann es passieren, dass eine der Ladungen [ genauer: eines der geladen Elementarteilchen ] auch mal ein Photon absorbiert, welches von der jeweils anderen emittiert wurde. Diese Vorgang nennt man Photonenaustausch.
 
Die schwierige Frage, ob solche Kräfte anziehend oder abstoßend wirken, kann nur durch Feinheiten der Quantenmechanik beantwortet werden. Feynmans Berechnungen zeigen, was Farady und Maxwell vorausgesagt hatten: Gleiche Ladungen stoßen einander ab, entgegengesetzte ziehen einander an.
 
Nach Feynmans Theorie jonglieren nicht nur elektrische Ladungen, sondern jede Art von Ladungen und damit ist wirklich  j e d e s  Materie darstellene Objekt so ein Jongleur. Ladungen in diesem Sinne sind neben elektrischer oder magnetischer Ladung natürlich auch die Farbladungen der Quarks und Gluonen sowie Ruhemasse.
 
Erde und Sonne etwa sind umgeben von Wolken von Gravitonen. Diese Wolken mischen sich, und so entsteht Gravitationskraft, welche die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne hält.
 
Die Stärke der jeweiligen Kraft resultiert aus dem Mengengerüst jonglierter Bosonen:

 

• Ein Elektron bringt es pro Sekunde auf etwa 10¹⁹ emittierte und absorbierte Photonen.
   
• Doch mit welcher Häufigkeit emittiert und absorbiert ein einzelnes Elektron Gravitonen (Gravitationswellen)?
   
  Die Antwort ist überraschend: Bis ein Elektron ein einziges Graviton emittiert vergeht eine Zeitspanne, die größer ist als das bisherige Alter unseres Universums. Dies ist — nach Feynmans Theorie — die Ursache dafür, dass die Gravitationskraft zwischen Elementarteilchen so extrem schwach ist gegenüber der elektrischen Kraft.
   
  Aber ist denn nun Feynmans Theorie richtig oder die Feldtheorie von Faraday, Maxwell und Einstein?
   
  Tatsache ist: Beide sind wahr.
   
  Der Schlüssel, dies einzusehen, ist die Quanten-Komplementarität zwischen Wellen und "Teilchen" (= Energieportionen).

Note: Das durch die Wolke der jonglierten Teilchen erzeugte Quantenfeld nennt man ein Kondensat.

 
 
Quelle: Leonard Susskind: Der Krieg um das Schwarze Loch (2010), S. 402-411.