energie omzetten in massa

[size]

Je schrijft; "Fotonen kunnen dat wel en daarom was de verschijningsvorm van alle massa/energie inhoud van het huidige heelal in de vorm van fotonen denkt men. Er kunnen namelijk onder bepaalde omstandigheden uit een paar massaloze deeltjes zoals fotonen b.v. fermionen ontstaan die dus massa hebben."
 
Ik begrijp dat massa kan ontstaan uit fotonen als deze fotonen bijvoorbeeld een Compton golflengte en frequentie hebben, maar hoe kunnen fotonen überhaupt energie hebben als er nog geen massa is, ik bedoel, hoe komen die fotonen van de oerknal dan aan hun frequentie en energie. Ik begrijp wel dat als je heel veel fotonen bij elkaar doet je heel veel fotonen hebt, maar hoe hebben deze fotonen van de oerknal frequentie gekregen. Dat is eigenlijk mijn specifieke vraag door deze hele draad heen.....de fotonen van de oerknal konden toch geen frequentie bezitten omdat er nog geen massa was? en massa kun je alleen maar maken door fotonen met frequentie. Dus waar hebben de fotonen van de oerknal hun frequentie vandaan?
 
De vraag is dus eigenlijk, kunnen fotonen zonder frequentie en zonder golflengte, als twee loodrechte stralen van 300.000 km/sec met elkaar een interactie hebben? Een soort c² Licht vermenigvuldigd met zichzelf?

[Bladerunner]

Hoewel fotonen een rust massa van nul hebben dragen ze wel energie met zich mee want fotonen zijn de deeltjes die elektromagnetische straling vervoeren. En in die hoedanigheid vertonen fotonen een golf gedrag en dus een frequentie. En hoe hoger die frequentie hoe meer energie er vervoerd wordt. Je hebt dus geen massa nodig om een frequentie te verkrijgen.
 
Een fractie van een seconde na de oerknal was deze frequentie (en de daarbij behorende energie en temperatuur) extreem hoog maar tegenwoordig is dit alleen nog maar te zien als de achtergrondstraling van 2,7 K.

[Michel Uphoff]

kunnen fotonen zonder frequentie en zonder golflengte

 
Die kunnen niets, want die bestaan niet.
Een foton zonder frequentie is een foton zonder energie (de energie van een foton is, zoals eerder toegelicht, gelijk aan de constante van Planck maal de frequentie) . Een energiepakketje zonder energie is niets.
 
Hoe de aanvankelijke energie bij de oerknal is ontstaan weet geen mens. We weten niet wat er knalde, hoe het knalde, waarom het knalde. Het enige dat wij vrij zeker denken te weten is dat het knalde, omdat we de toestand van het universum heel kort na de oerknal (ten tijde van het quark-gluon plasma), miljardsten van seconden na de Big Bang kunnen berekenen en in bijvoorbeeld de Large Hadron Collider van Cern kunnen nabootsen. Alles wat zich voor dat moment afspeelde is hypothetisch of speculatief.

[size]

Sorry, dat ik in herhaling val, maar men verondersteld dat er na de oerknal eerst alleen energie was en later massa. Nu is mij geleerd dat een foton alleen energie kan krijgen door interactie met massa. Daarom begrijp ik de volgorde niet.
 
Als er eerst alleen fotonen waren - fotonen reageren namelijk niet op temperatuur omdat ze geen massa hebben - hoe zijn deze fotonen dan aan hun energie gekomen? De frequentie van een foton ontstaat namelijk alleen door massa en als er geen massa was voor de energie van de oerknal hoe komt deze energie dan aan zijn energie.
 
Men neemt wel aan dat de oerknal een oneindig hoge gecondenseerde energie had maar zonder massa is er geen energie! Dus zou de oerknal theorie niet moeten zijn dat er eerst massa was en daarna energie?
 
Sorry, ik weet dat ik in herhaling val maar dat begrijp ik niet. Als men zou zeggen dat de oerknal heel veel massa was dan zou ik mij kunnen voorstellen dat onder extreem hoge temperatuur en druk fotonen met een extreem hoge frequentie ontstaan maar andersom is toch onmogelijk.
 
Dus blijft de vraag, wat was er eerst, massa of energie, de kip of het ei. Ik zou zeggen er moet eerst massa zijn waaruit energie kan ontstaan maar andersom is volgens mij onmogelijk, tegelijkertijd is misschien wel mogelijk? Maar de chronologie van de oerknal begrijp ik niet?? 

[Bladerunner]

"De frequentie van een foton ontstaat namelijk alleen door massa"
 
Hoe kom je daarbij?
 
Elektronen rond een atoomkern hebben elk een specifieke hoeveelheid energie afhankelijk van de afstand tot de kern. Als een substantie nu energie ontvangt springen elektronen naar een hoger energie niveau (een kwantum sprong genoemd) en zodra dat gebeurt stralen ze die energie weer uit in de vorm van een foton omdat ze gelijk naar hun oorspronkelijk niveau terugvallen. Het verschil tussen de twee energie niveaus bepaald dan de frequentie van het uitgezonden foton. (Hoe groter het verschil, hoe hoger de frequentie)
 
Het is dus niet de massa van het atoom of het elektron die de frequentie bepaald maar de 'lengte' van de sprong die het elektron maakt.
 
"Ik zou zeggen er moet eerst massa zijn waaruit energie kan ontstaan maar andersom is volgens mij onmogelijk"
 
'Zware' deeltjes zoals protonen konden op het moment van de oerknal nog niet gevormd worden door de extreme omstandigheden. En omdat men er vanuit gaat dat het 'punt' waaruit het heelal ontstond kleiner was dan een proton kan er nog geen sprake zijn geweest van massa in de vorm van deeltjes die in tegenstelling tot fotonen niet op de zelfde plek kunnen vertoeven. Het moet dus wel begonnen zijn met energie en er is helemaal geen reden waarom energie er niet kan zijn zonder eerst massa want de wet op behoud van energie stelt dat energie niet uit het niets gemaakt kan worden, nog volledig vernietigd kan worden. Het wordt slechts omgezet in een andere vorm.
 
Omdat energie en massa twee verschijningsvormen zijn van het zelfde fenomeen is er geen sprake van een kip en ei verhaal. Net zo min als dat je je af zou kunnen vragen wat er het eerst was, ijs of water? Het is namelijk beide H2O...

[size]

"De frequentie van een foton ontstaat namelijk alleen door massa"
 
Hoe kom je daarbij?
 
Ik bedoelde "de frequentie van een foton ontstaat namelijk alleen door interactie met massa
 
Elektronen rond een atoomkern hebben elk een specifieke hoeveelheid energie afhankelijk van de afstand tot de kern. Als een substantie nu energie ontvangt springen elektronen naar een hoger energie niveau (een kwantum sprong genoemd) en zodra dat gebeurt stralen ze die energie weer uit in de vorm van een foton omdat ze gelijk naar hun oorspronkelijk niveau terugvallen. Het verschil tussen de twee energie niveaus bepaald dan de frequentie van het uitgezonden foton. (Hoe groter het verschil, hoe hoger de frequentie)
 
Het is dus niet de massa van het atoom of het elektron die de frequentie bepaald maar de 'lengte' van de sprong die het elektron maakt.
 
"Ik zou zeggen er moet eerst massa zijn waaruit energie kan ontstaan maar andersom is volgens mij onmogelijk"
 
'Zware' deeltjes zoals protonen konden op het moment van de oerknal nog niet gevormd worden door de extreme omstandigheden. En omdat men er vanuit gaat dat het 'punt' waaruit het heelal ontstond kleiner was dan een proton kan er nog geen sprake zijn geweest van massa in de vorm van deeltjes die in tegenstelling tot fotonen niet op de zelfde plek kunnen vertoeven. Het moet dus wel begonnen zijn met energie en er is helemaal geen reden waarom energie er niet kan zijn zonder eerst massa want de wet op behoud van energie stelt dat energie niet uit het niets gemaakt kan worden, nog volledig vernietigd kan worden. Het wordt slechts omgezet in een andere vorm.
 
Omdat energie en massa twee verschijningsvormen zijn van het zelfde fenomeen is er geen sprake van een kip en ei verhaal. Net zo min als dat je je af zou kunnen vragen wat er het eerst was, ijs of water? Het is namelijk beide H2O...
 
​Ja, helemaal mee eens maar dat neemt de vraag niet weg hoe de fotonen van de oerknal een frequentie - en dus energie - kunnen hebben zonder wisselwerking met massa. Michel zegt namelijk een foton zonder frequentie bestaat niet, daarom vraag ik mij af waar komt de frequentie van de fotonen vandaan voordat er massa was als je begrijpt wat ik bedoel. Kan een foton door de wisselwerking met een ander foton een frequentie krijgen zonder dat dat foton een frequentie had. (Een foton zonder frequentie is hetzelfde als een foton zonder golflengte, die heeft een mach 1 als je het zo kan zeggen of dat is een rechte lijn van 300.000 km/s.
 
​Dus, pff, nogmaals de hamvraag; waar halen de fotonen van de oerknal hun frequentie vandaan?

[Bladerunner]

Men heeft door middel van een omgekeerde redenering bepaald hoe heet het punt ongeveer was waar alles eerst in zat. Als je lucht gaat samenpersen (als bij een fietspomp) dan wordt die lucht warm en gaan de moleculen sneller trillen. Het zelfde gebeurt dus als je het heelal (wat nu dus 2,7 K is) tot dat kleine punt zou samenpersen. We komen dan uit op een temperatuur in de orde van 10³² K. (men is daarbij natuurlijk uitgegaan van een schatting van de totale hoeveelheid energie/massa in het zichtbare heelal)
Bij b.v. een ster heb je dat ook. Als je een ster (die we in deze beschouwen als een "black body radiator") met behoud van de uitgezonden straling twee maal zo heet zou maken dan wordt de straal 4 maal kleiner. (de straal is dus omgekeerd evenredig in het kwadraat t.o.v. de temperatuur)
Nu hoort er dus bij elke temperatuur een (gemiddelde) frequentie want een ster met een oppervlakte temperatuur van b.v. 20.000 K bevat meer UV straling dan bij een temperatuur van 3000. (Die bevat juist weer meer IR licht)
 
Dus de temperatuur op het moment van de oerknal is een maatstaf voor de frequentie en het mag duidelijk zijn dat bij een dergelijke temperatuur de frequentie ver buiten het bereik ligt van het gebruikelijke elektromagnetisch spectrum.

[size]

Men heeft door middel van een omgekeerde redenering bepaald hoe heet het punt ongeveer was waar alles eerst in zat. Als je lucht gaat samenpersen (als bij een fietspomp) dan wordt die lucht warm en gaan de moleculen sneller trillen. Het zelfde gebeurt dus als je het heelal (wat nu dus 2,7 K is) tot dat kleine punt zou samenpersen. We komen dan uit op een temperatuur in de orde van 10³² K. (men is daarbij natuurlijk uitgegaan van een schatting van de totale hoeveelheid energie/massa in het zichtbare heelal)
Bij b.v. een ster heb je dat ook. Als je een ster (die we in deze beschouwen als een "black body radiator") met behoud van de uitgezonden straling twee maal zo heet zou maken dan wordt de straal 4 maal kleiner. (de straal is dus omgekeerd evenredig in het kwadraat t.o.v. de temperatuur)
Nu hoort er dus bij elke temperatuur een frequentie want een ster met een oppervlakte temperatuur van b.v. 20.000 K bevat meer UV straling dan bij een temperatuur van 3000. (Die bevat juist weer meer IR licht)
 
Dus de temperatuur op het moment van de oerknal is een maatstaf voor de frequentie en het mag duidelijk zijn dat bij een dergelijke temperatuur de frequentie ver buiten het bereik ligt van het gebruikelijke elektromagnetisch spectrum.

​Interessante reactie maar geen antwoord op mijn vraag. Temperatuur heeft namelijk alleen een wisselwerking met massa maar niet met fotonen, ik denk dat je mijn vraag niet begrijpt of dat ik mijn vraag niet goed formuleer.
 
​Mijn enige vraag blijft; hoe kunnen de eerste fotonen bij de oerknal (toen er dus nog geen massa was) energie hebben zonder dat zij een wisselwerking en interactie hebben gehad met massa die pas 'later' is ontstaan.

[Bladerunner]

"ik denk dat je mijn vraag niet begrijpt of dat ik mijn vraag niet goed formuleer."
 
Dan ben ik niet de enige want in reactie #7 zegt Michel:
 
"Jouw idee dat energie alleen een frequentie kan hebben als je massa in energie omzet, klopt niet".
 
Je hebt doodeenvoudig niet eerst een massa of een wisselwerking met massa nodig om een frequentie te krijgen. Die energie bestond 'gewoon' en energie heeft van nature een frequentie.
 
"Temperatuur heeft namelijk alleen een wisselwerking met massa maar niet met fotonen"
 
Dat klopt dus ook niet zoals jij het formuleert want als een stuk staal zonlicht opvangt dan zijn het de fotonen die het staal verhitten. De massa neemt de warmte energie op maar gaat het ook uitstralen. Massa heeft dus een interactie met fotonen en die fotonen hebben een bepaalde frequentie en dat zorgt voor de temperatuur.

[size]

We praten soms wat langs elkaar heen. Mijn vraag was en is nog steeds; hoe komen de allereerste fotonen waaruit de oerknal is onstaan aan hun frequentie?
 
Bladerunner schrijft; Je hebt doodeenvoudig niet eerst een massa of een wisselwerking met massa nodig om een frequentie te krijgen. Die energie bestond 'gewoon' en energie heeft van nature een frequentie.
 
Vooral die zin; "die energie bestond gewoon". Voor mij is dat niet vanzelfsprekend,  fotonen hebben van nature geen frequentie, hoe kom je daarbij? Als fotonen van nature frequentie hebben waarom heeft de ene foton dan meer frequentie dan de andere foton. De energie (frequentie) van fotonen ontstaat door de wisselwerking van fotonen met massa, als die wisselwerking eenmaal heeft plaatsgevonden dan hebben fotonen een bepaalde frequentie waardoor bijvoorbeeld twee hoogfrequentie gamma fotonen weer massa kunnen maken, maar dat is niet de vraag! De vraag is hoe komen de allereerste fotonen waaruit de oerknal is ontstaan aan hun frequentie TERWIJL ZE NOG NOOIT EEN WISSELWERKING HEBBEN GEHAD MET MASSA.
 
Daar begrijp ik niets van, daarom begrijp ik niets van de chronologie van de oerknal en het heelal. Ik begrijp heel goed dat je hoogfrequente gamma fotonen kunt omzetten in massa, dat is niet mijn vraag. 
 
Pff, laat maar zitten anders, ik ben nog niet veel wijzer geworden alhoewel jullie wel interessant reageren.
 
Hoe kunnen fotonen frequentie hebben zonder dat ze ooit een wisselwerking hebben gehad met massa?

[Bladerunner]

"fotonen hebben van nature geen frequentie"
 
Dat hebben ze wel want geen frequentie betekent (zoals Michel ook al zei in reactie #18) geen energie en geen energie betekend geen foton.
Elektromagnetische straling kan allerlei frequenties hebben en dat wordt dus vervoerd d.m.v. fotonen. Hoe meer energie er ergens vandaan komt hoe hoger de frequentie. Straling met een frequentie van nul is geen straling.
Je blijft maar hameren op het idee dat fotonen eerst een wisselwerking met massa moeten hebben gehad om aan een frequentie te komen maar dat is dus niet waar. Fotonen zijn de dragers de "bemiddelaars" van straling/energie/frequentie. Schrap er eentje weg en je hebt geen fotonen meer. 'Pure energie' bestaat dus uit fotonen en bij die energie hoort een frequentie. Fotonen zonder een frequentie bestaan dus niet en dat betekent dat zodra je fotonen hebt, heb je ook een frequentie. Hoe hoog die frequentie dan is hangt van allerlei factoren af en in het geval van het punt waaruit het heelal ontstond is dat dus de temperatuur.
 
"Vooral die zin; "die energie bestond gewoon"
 
Dat zeg ik zo omdat we dus niet weten (wederom: zie reactie #18) waarom die energie er was en waarom er überhaupt een oerknal moest komen.
Natuurlijk zijn daar hypothesen over zoals de "brane hypothese", maar dat is allemaal hoogst speculatief en werpt ook weer vragen op.

[size]

Toch is dit geen antwoord op mijn vraag...
 
Mijn vraag was en is; Hoe kunnen fotonen frequentie hebben zonder dat ze ooit een wisselwerking hebben gehad met massa?

[Bladerunner]

En het antwoord blijft dat fotonen een frequentie (kunnen) hebben zonder dat ze daar eerst een wisselwerking met massa moeten voor hebben gehad.
Massa (b.v. een gaswolk in het heelal of de atmosfeer van een planeet) kunnen de frequentie veranderen omdat net als bij een laag staande zon bepaalde frequenties geabsorbeerd worden door de lucht moleculen of stof waardoor de zon roder wordt. Maar een wisselwerking met massa c.q. materie is geen vereiste om de frequentie in eerste instantie te verkrijgen want het heelal begon dus als energie en één van de eigenschappen van energie is dus dat het een frequentie heeft.

[Math-E-Mad-X]

Mijn vraag was en is; Hoe kunnen fotonen frequentie hebben zonder dat ze ooit een wisselwerking hebben gehad met massa?

 
Laten we dit opslitsen in twee vragen.
 
Vraag 1: Kunnen fotonen bestaan zonder ooit een interactie met massa te hebben gehad?
antwoord: Ja, dat kan.
 
vraag 2: Hoe kunnen die fotonen (met hun bijbehorende frequentie) dan uit het niets ontstaan?
antwoord: dat weet niemand. 

[bobbejaan]

Ik denk dat er wat verwarring heerst over het begrip massa.
Waarschijnlijk wordt in de vraagstelling materie bedoeld.
Iets wat je vast kunt houden.
Deeltjes als electronen en protonen, hoewel ik niet zeker weet, of die wel zo massief zijn als ze lijken.
Ook een proton bestaat weer voor het grootste gedeelte uit lege ruimte met quarks en misschien geldt dat voor de quarks ook weer en zo verder.
 
Verder is een foton een electromagnetische straling.
Die is gekoppeld aan electrische ladingen.
De vraag is dus waarschijnlijk minder, of fotonen er eerder waren dan massa (materie), of andersom, maar of electrische ladingen er eerder waren dan fotonen, of omgekeerd.
Dit roept dan de vraag op, of ladingen bij de oerknal altijd al aanwezig waren, eventueel tegen elkaar aangeplakt, om het zo maar te noemen, of dat ze ergens tijdens de oerknal zijn ontstaan.
 
 

 
Laten we dit opslitsen in twee vragen.
 
Vraag 1: Kunnen fotonen bestaan zonder ooit een interactie met massa te hebben gehad?
antwoord: Ja, dat kan.
 
vraag 2: Hoe kunnen die fotonen (met hun bijbehorende frequentie) dan uit het niets ontstaan?
antwoord: dat weet niemand. 

 
vraag 1
Hoe zijn fotonen ontstaan, die nooit interactie met massa hebben gehad?
Ik kan zo gauw niets bedenken, wat een foton zou produceren zonder dat daar een lading aan te pas komt.
En die ladingen zijn weer gekoppeld aan deeltjes.