sciencetalk

Een vraag die verband houd met het topic "Vorm van de golf": hoe verklaart de Quantummechanica diffractie? Wat ik lees is altijd de klassieke golftheorie, maar daar vindt diffractie plaats door rondstralende dragerelementen. Geluid straalt rond omdat de ene luchtmolecuul de andere aanstoot, die rond gaat stralen.

Maar in de QM hebben golven (als die al echt bestaan) geen drager (geen ether), dus hoe vindt dan diffractie plaats volgens de QM?

Wederom verwijs ik naar het pad-integraal formalisme, waarmee diffractie prima uitgerekend kan worden. Kwantummechanisch gezien is het zelfs naïef om zomaar aan te nemen dat deeltjes altijd rechtdoor gaan.

Een deeltje gaat ook kwantummechanisch rechtuit als het niet onderhevig is aan een wisselwerking.

Pas als het kwantummechanisch aan een wisselwerking onderhevig is kun je spreken van "de kans ergens een deeltje aan te treffen".

EM golven hebben met de nieuwste inzichten wel een drager, nl. het vacuüm. Hierbij zijn de constanten u_{o en}e_{o op te vatten als EM eigenschappen van het vacuüm. Deze constanten bepalen ook grootte van de lichtsnelheid in vacuüm.}

Het vacuüm is ook de plaats waar het higgsdeeltje en donkere energie zich "verbergen".

In principe kun je altijd praten over de kans ergens een deeltje aan te treffen. Dat deeltjes die geen interactie ondergaan rechtdoor gaan klopt wel, maar is een gevolg, dat je (wederom) kunt berekenen met het pad-integraal formalisme. Het is gevaarlijk dit als axioma aan te nemen.

Feynman zei zelf over het pad integraal formalisme dat het louter een wiskundig formalisme is dat niet noodzakelijkerwijs met de werkelijke situatie hoeft overeen te komen.

Een deeltje beweegt altijd rechtuit als er geen wisselwerking optreed. Pas als er sprake is van een wisselwerking wordt het vacuüm zodanig "gepolariseerd" dat men kan spreken over de kans ergens een deeltje aan te treffen.

Dit is te visualiseren door voor te stellen dat het deeltje een wisselwerking aangaat met het vacuüm onder invloed van die wisselwerking. Het keert kortstondig terug naar het vacuüm (met inachtneming van de onzekerheids relaties van heisenberg) en keert dan weer terug maar hoeft dat niet noodzakelijkerwijs op die plaats te doen waar het "verdween".

Je kunt je natuurlijk afvragen of er überhaupt een plaats is in het heelal waar een deeltje niet onderhevig is aan een wisselwerking (in ieder geval de zwaartekracht). Wel kun je plaatsen vinden waar een wisselwerking praktisch te verwaarlozen is. Zelfs onder invloed van de zwakke aardse gravitatie beweegt een foton praktisch rechtlijnig.

Dat van Feynman heb ik ook ergens gelezen, moet nog eens opzoeken.

Maar Feynmans pijltjes gaat per definitie uit van rondstrooiende deeltjes. Bijvoorbeeld als een atoom een foton absorbeert en weer uitzend kan dit in alle richtingen. Maar de methode veronderstelt ook dat dit in ieder punt van het vacuum gebeurt. Maar hij verteld niet door wat. Een foton zal best wel andere kanten op kunnen, maar de statistische kans daarop is zeer klein. Feynman gaat er van uit dat ieder punt in de ruimte een foton alle kanten op kan sturen met gelijke kansen.

Mijn conclusie zou dus zijn dat er een drager is. Niet klassieke materie als de vroegere ether, maar iets in de quantumwereld dat wij niet kennen. Einstein heeft eens in Leiden gesteld dat er "andere" ether moest zijn, maar ik weet niet of dat hetzelfde is en begreep dat de wetenschappelijke wereld daar niet mee verder was gegaan. Van vacuum als drager heb ik nog nergens gelezen, dus ik weet niet of dit een breed geaccepteerde visie is.

Dat het vacuüm de drager is van EM straling volgt uit de astronomie waar ver verwijderde sterrenstelsels alle een roodverschuiving in hun spectrum tonen. Dit wordt verklaard als een uitdijing van de ruimte cq vacuüm.

Deze roodverschuiving moet niet worden opgevat als een doppler effect. Het is puur uitdijing van de ruimte.

Dat dichtbij staande sterrenstelsels soms een blauw verschuiving tonen is te danken aan het doppler effect. Voor ver verwijderde stelsels overheerst de uitdijing het doppler effect.

In veldentheorie kun je een constant veld als 'drager' introduceren. Deeltjes beschouw je dan als verstoringen in dit constante veld. Daarmee is gelijk de drager niet meer interessant en kun je buiten beschouwing laten.

Dat wil nog niet zeggen dat er ook een drager is. Daarbij moet in dit geval de drager ook verstrooien. Diffractie is gebaseerd op deeltjes die golf/energie ontvangen en die vervolgens rondom uitstralen. Bij de quantumgolf is dus de vraag: wat straalt de golf rondom uit?

De vraag is nogal onduidelijk. Wat is een kwantumgolf? Wat bedoel je met een golf die straalt? Welk specifiek diffractieverschijnsel heb je in gedachte?

Wat ik bedoel is dat Feynman zijn paden laat ombuigen in een slit. Maar waarom buigt een golf daar? Veranderen van richting gebeurt altijd door interferentie met een deeltje of een veld. Maar in de slit is niets, geen deeltjes, geen (sterk) veld. Dus waarom buigt de golf?