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Was ist und was darf sein? Obige Grafik "illustriert" und beschreibt formal-minimalistisch (fast) "Alles" was man über den Ruhe-Radius des Elektrons re wissen sollte. Die Selbstverständlichkeit, daß die Wegstrecke auf einer Kugeloberfläche nicht der "geradlinigen" Entfernung zwischen den Punkten A und B entspricht, bedarf keiner Abstraktion.
Daraus ergibt sich Elementarkörper basierend anschaulich die Compton-Wellenlänge λC als Masse-Äquivalent.
Aus dieser Betrachtung folgen "geometrisch" massespezifische Radien (λC→r0). Die Frage, wie "(werte-)sicher" die mit den comptonwellenlängen-assoziierten (Ruhe-)Massen inhärenten (Ruhe-)Radien (r0(m0)) sind, ist "leicht" zu beantworten: Comptonwellenlängen sind (auch) Meßgrössen. [ CODATA-λC(Proton) CODATA-λC(Elektron) ] Dieses Elementarkörpertheorie
basierende fundamentale Wissen wird auch durch die Meßergebnisse
im Sinne der (differentiellen) Streuquerschnitte der elastischen und
inelastischen Streuung an Elektronen bestätigt und steht gleichzeitig
in einem eklatanten Widerspruch zu den Aussagen der
Elementarteilchenphysik. Aber 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 sind falsch. 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. 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, Kramers-Heisenberg-Formel usw.) und steht in einem phänomenologischen Zusammenhang mit der Comptonwellenlänge (des Elektrons). Elektronenmasse inhärenter Elektronenradius re
Der differentielle Streuquerschnitt dσ/dΩ nimmt für Elektronen stets die Gestalt dσ/dΩ = (e²/me4πε0c²)² · fW an, wobei der funktionale Zusammenhang fW die spezifische Art der Streuung angibt. Details zu fW finden sich exemplarisch zu den jeweiligen "Streugleichungen", von denen im Anschluss einige explizit aufgeführt sind. Das Verständigungs-Problem der herrschenden Physik bezüglich des (ungeliebten) klassischen Elektronenradius re(kl) löst sich auf, wenn man den wiederkehrenden Term (e²/me4πε0c²) masse-radius-gekoppelt-energetisch analysiert. Letztendlich besteht die Beziehung (e²/me4πε0c²) aus dem Verhältnis: elektrischer Energie zu Gesamtenergie (α/4) und dem Elektronenmasse inhärenten Elektronenradius re, der multipliziert mit π/2 der Comptonwellenlänge des Elektrons entspricht (λe = re · π/2).
Eigentlich gibt es "da" nicht viel zu verstehen. Das die Vertreter der Systemphysik und die "System-Nachplapperer" diesen plausiblen, phänomenologisch begründeten Zusammenhang nicht realisieren können bzw. nicht realisieren wollen, ist letztendlich keine formal-logische, sondern eine ideologische Entscheidung. Denn mit der Gewissheit, daß das ruhende Elektron offensichtlich eine meßbare Ausdehnung besitzt (Radius: re), die wie bereits mehrfach erwähnt, nachweislich in allen Elektronenstreuexperimenten vorkommt, zerbrechen "ihre" mathematischen Glaubens-Konzepte. Hier "rächt" sich sozusagen das Fehlen eines konsistent, phänomenologisch begründeten Konzepts der elektrischen Ladung. Siehe dazu die rein mathematischen Ansätze der klassischen Elektrodynamik, Quantenelektrodynamik (QED), Quantenchromodynamik (QCD) und der Elektroschwachen Theorie. Im Rahmen der Elementarkörpertheorie drückt die elektrische Elementarladung (e) und die damit assoziierte elektrische Energie E(e) ein anschauliches masse-radius-gekoppeltes energetisches Verhältnis aus. Elementarkörpertheorie: Begriff der elektrischen Ladung Elektrische Ladung ist ein Sekundärbegriff der herrschenden Physik, der eine von der Masse (und dem Radius) des Ladungsträgers abgekoppelte "phänomenologische Entität" suggeriert. Elementarkörpertheorie basierend sind jedoch alle Ladungswechselwirkungen anschaulich auf Masse-Radius-Kopplungen zurückzuführen. Elektrische Ladungen im Elementarkörper-Denkmodell kommen als Resultat der Masse-Radius-Kopplung bequemerweise nur implizit über Funktionen der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α vor und führen zu näherungsfreien, formal-analytischen (einfachen) Gleichungen, mit denen sich beispielsweise die Grundzustandsenergie des Wasserstoffatoms, die Masse des Neutrons aus einer Proton-Elektron-Wechselwirkung, die Schwerpunktenergie der Proton-Antiproton-Kollision usw. berechnen lassen.
"Schlüssel" zum Verständnis der Materiebildungen sind die phänomenologisch begründeten Ladungsmöglichkeiten. Zum einen die energetisch ruhemasse-ruheradius-äquivalente (starke) Elementarkörper-Ladung q0 und die elektrische Elementarladung e.
f7 wurde eingeführt, um suggestiv zu verdeutlichen, daß es sich bei der [Elementarkörper-]Ladung q0 ("nur") um eine skalierte Masse-Radius-Funktion handelt. Banalerweise ist f7 auch numerisch (1·107) einfacher zu merken als der Wert der Dielektrizitätskonstanten. Die Frage nach der Herkunft und Bedeutung der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten führt zur elektrischen Elementarladung. α ist somit eine "abgeleitete" Grösse, die aus der elektrischen Elementarladung "entstammt". Konsequenterweise wird die Feinstrukturkonstante α Elementarkörpertheorie basierend energetisch bestimmt. Sie ergibt sich aus dem Vergleich (siehe oben ↑ ) von Gesamt-Energie (Elementarkörperladung q0 als (Funktion des) Radius-Masse-Äquivalent) und elektrischer Energie mittels der elektrischen Elementarladung e. Hier ist zu bemerken, daß quantitativ nicht α sondern α/4 das "Maß der Dinge" ist.
Was ist eine physikalische Gleichung? Zur Erinnerung: Eine physikalische Gleichung besteht aus maßgebenden Größen (Ladung, Masse, Radius,...), möglicherweise Naturkonstanten, Koeffizienten und Rechenvorschriften. Der Sinn einer physikalischen Gleichung besteht darin, in Abhängigkeit der vorkommenden Gleichungsbestandteile, eine qualitative und quantitative Aussage zu treffen. Nun zu behaupten der klassische Elektronenradius re(klassisch), respektive der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius re käme zwar in allen Gleichungen zur Streuung an Elektronen vor, hätte aber keine "maßgebende" Bedeutung, sondern sei nichts weiter als eine Rechengrösse, ist irreal und interdisziplinär grotesk.
Letztendlich entscheidend für die Qualität eines Denkmodells sind Konsistenz, Einfachheit und "Nähe zum Meßwert".
Elastische und inelastische Streuung an Elektronen Da der etablierten Physik der Elektronenmasse inhärente Elektronenradius noch nicht so geläufig ist, hier noch einmal der einfache Zusammenhang zwischen dem klassischen und dem Elektronen-Masse inhärenten Elektronenradius re. Dieser Zusammenhang definiert sich über das Verhältnis von elektrischer Energie zur Gesamt-Energie ausgedrückt durch die Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante α :
Phänomenologisch dürfte es nicht schwer fallen zu verstehen, daß allgemein der Streuquerschnitt fundamental von der Fläche abhängig ist, die sich den zu streuenden Teilchen "in den Weg stellt". Handelt es sich um kugelförmige "Hindernisse", dann ist diese Fläche 4πr². Es folgen exemplarisch Gleichungen zur Berechnung der differentiellen (dσ/dΩ) und integralen Wirkungsquerschnitte (σ) der elastischen und inelastischen Streuung an Elektronen. Es werden u.a. diverse Schreibweisen vorgestellt, um den Zusammenhang zum klassischen und Masse inhärenten Elektronenradius zu verdeutlichen. Nach diesen expliziten Berechnungen folgt die Begründung warum Teilchenphysiker nicht verstehen, daß Ladungsträger radialsymmetrisch ihre Masse-Radius-Verhältnisse in Abhängigkeit der Geschwindigkeit ändern. Insbesondere "bschleunigerübliche", ultrarelativistische "Kollisionspartner" besitzen dann Radien in der Größenordnung von 10-18 - 10-19 m. |
oder etwas anders dargestellt :
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Thomson-Streuung
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Bei der Thomson-Streuung ist die Photonen-Energie klein gegenüber der Ruhe-Energie des Elektrons (mec²). Der Streuprozeß läßt sich darstellen als die Schwingungsanregung eines Hertzschen Dipols in einem elektromagnetischen Feld. Der Anteil gestreuter Photonen pro Raumwinkel dσ/dΩ hängt ausschließlich vom Winkel der Beobachtungsrichtung zur Ausbreitungsrichtung und dem (klassischen) Elektronenradius ab.
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Die maximale Streuamplitude findet sich somit unter dem rechten Winkel zwischen Strahl und Beobachtungsrichtung. Integriert über den Raumwinkel erhält man den integralen Streuquerschnitt.
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Bethe-Bloch-Sternheimer-Gleichung
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Kramers-Heisenberg-Formel
Details zur Gleichung siehe exemplarisch: http://quantummechanics.ucsd.edu/ph130a/130_notes/node473.html
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Warum glauben und "messen" Teilchenphysiker, daß das Elektron einen Radius kleiner als 10 -19 [m] besitzt?
Die Antwort beginnt mit der Frage nach (der) Phänomenologie. Die Frage der Phänomenologie führt über die Dynamik des Elementarkörpers zum Teilchenbeschleuniger.
Elementarkörper Im Bild der Elementarkörpertheorie ist das Elektronen sowie das Proton ein Elementarkörper. Eine natürliche Unschärfe ergibt sich aus der Oszillation der "Sinus-Ausschwingung" während der Elementarkörper-Wechselwirkung. Elementarkörper-Entwicklungs-Gleichungen Die zeitabhängigen Elementarkörper-Entwicklungs-Gleichungen leiten sich aus der beobachteten Invarianz der (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit ab. Der fundamentale Unterschied zur (Speziellen) Relativitätstheorie, respektive zur Lorentztransformation ist der wechselwirkungsnotwendige radialsymmetrisch-dynamische Charakter dieser Gleichungen.
Details zur Elementarkörper-Phänomenologie siehe das Kapitel Elementarkörper. Es gilt Gleichung [re1] für die Beziehung zwischen klassischem Elektronenradius und Elementarkörpertheorie basierenden Elektronenradius re:
Der Ruhe-Radius eines Elementarkörpers r0 steht in einem einfachen Zusammenhang mit der Compton-Wellenlänge λC : Es gilt: r0 = ½πλC Energetisch ist die Compton-Wellenlänge λC also nicht das Resultat einer vollen Periode 2π, wie in der "herrschenden" Physik, sondern nur einer Viertelperiode ½ π. Diese "Äquivalenzbeziehung" ergibt sich direkt aus der Elementarkörper-Dynamik.
beschreiben die zeitabhängige Oszillation einer Kugel(-Oberfläche) mit Radius r = r(t). Gleichung
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
Das Produkt aus der [Ruhe-]Masse m0 und dem [Ruhe-] Radius r0 eines «[Elementar-]Körpers» ist konstant und wird durch die Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] beschrieben.
Zur Erinnerung: 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.psi.ch/media/proton-size-puzzle-reinforced ] [ http://www.psi.ch/media/weiter-raetsel-um-das-proton ]
Auch ohne viele Worte folgt mit der banalen Gewißheit, daß im Rahmen der allgemeinen Formulierung der Comptonwellenlänge und der assoziierten Äquivalenz von Ruhe-Energie und Strahlungs-Energie - selbst im Rahmen der herrschenden Physik - leicht "beweisbar" ist, daß die Comptonwellenlänge auch für Elektronen gilt (welch eine Überraschung), somit "endet" das Standardmodell eigentlich schon an dieser Stelle ...
Elementarkörperladung und elektrische Elementarladung Ausgehend vom erweiterten Energie-Erhaltungssatz [E1r], basierend auf der Masse-Radius-Konstantengleichung [F1], lässt sich durch Gleichsetzen mit der Selbstenergie einer Ladung q0 (Coulombgesetz) E(q), diese bestimmen.
Phänomenologisch basiert die Elementarkörperladung q0 auf dem Masse-Radius-Produkt : m0r0 des Elementarkörpers und führt zu dem Ergebnis, daß die Elementarkörperladung nur von Konstanten abhängig ist. q0 ist eine alternative Beschreibungsmöglichkeit zur Abbildung der Ruhe-Energie E0 , respektive der Gesamt-Energie unter Verwendung des Coulombgesetzes. q0 entspricht 2 Planckladungen.
Sommerfeldsche Feinstrukturkonstante α Ein Vergleich der Selbst-Energie von q0 mit der Selbst-Energie der elektrischen Elementarladung e führt zur Elementarkörper basierenden Definition der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstanten α.
Das bedeutet, der Faktor α/4 gibt die Stärke der elektrischen Energie zur Gesamt-Energie an, respektive ½√α die Stärke der elektrischen Elementarladung zur Elementarkörperladung.
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Der methodische Irrtum der Standardmodelle
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Das Verständigungs- und Interpretations-Problem begann bzw. beginnt - wie so oft - mit einem Realphysik befreiten Formalismus. Die beobachtbare Invarianz der (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit ist keineswegs "direkt" mit der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) verbunden, wie suggeriert wird. Das historisch viel zitierte Michelson-Morley-Experiment ist eindimensional konzipiert und sagt gar nichts über Masse behaftete Teilchen im Sinne der herrschenden Physik aus und behandelt auch keine transversalen Komponenten. Die mathematische Invarianz der transversalen Komponenten ist lediglich eine formale Konsequenz der geradlinig gleichförmig bewegten Beobachter bezüglich kräftefreier Teilchen in einem mathematischen Denkmodell. Mit anderen Worten, daß gesamte Konstrukt der Lorentztransformation(en) ist an Inertialsysteme gebunden. Phänomenologisch sagt die SRT schlicht nichts über die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit. Physik bedeutet Wechselwirkung und Energieaustausch. Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen "sind" keine physikalischen Vorgänge, sondern Mathematik. Es wird nicht geklärt, wie die Energiedifferenz und die „Struktur der Energiespeicherung“ über Koordinatentransformationen erzeugt wird oder „verschwindet“. Gemäß Relativitätstheorie gilt: Der Energieinhalt eines Teilchens ist abhängig von der Geschwindigkeit dieses Teilchens und resultiert aus einer Beobachtung, all das relativ aus Sicht eines Inertialsystem behafteten Beobachters. Wenn sich die Geschwindigkeit ändert, dann ändert sich auch der Energieinhalt. Dies bedeutet: Durch den veränderten Energieinhalt muß sich zwangsläufig auch die innere Struktur der Teilchen ändern, denn die Energie wird „irgendwie“ und „irgendwo“ gespeichert und ist abrufbar. Phänomene wie die Änderung des Massenwertes in Abhängigkeit der Geschwindigkeit können mit der Relativitätstheorie nicht erklärt werden. Die Relativitätstheorie liefert keine physikalische Rechtfertigung, die erklärt, warum und wie Masse größer oder kleiner wird.
"Jetzt" kommt kein Karton sondern das Ende des eindimensionalen Irrglaubens.
Reale (Elementar-)Körper ändern in Abhängigkeit der von außen zugeführten Energie, gemäß Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1], respektive erweiterten Energie-Erhaltungssatzes [E1r], radialsymmetrisch ihre innere Struktur und nicht eindimensional, wie fatalerweise im Rahmen der SRT rein mathematisch "begründet".
Beschleunigte, hochenergetische Teilchen, in Beschleunigern meist Protonen und Elektronen, ändern auf Grund der zugeführten Energie radialsymmetrisch ihre Masse-Radius-Verhältnisse. Das bedeutet: Sie werden mit zunehmender Geschwindigkeit masse-schwerer und proportional radius-kleiner. Die Wirkungsquerschnitte werden mit r², respektive mit 1/m² kleiner. Es wird Raum-Energie in Masse abhängige Energie transformiert. Die innere Energie des Teilchens aus Masse- und Raum-Energie ändert sich nicht! Dies wird eindrucksvoll durch die Ladungsinvarianz aufgezeigt. Da die Ladung "nichts weiter" als das skalierte Produkt aus Masse und Radius ist. Die SRT suggeriert, daß sich die innere Energie in Abhängigkeit der (Relativ-)Geschwindigkeit ändert, diese Annahme ist falsch. Es ändert sich "lediglich" das Verhältnis von Masse abhängiger Energie und Raum-Energie, die Summe dieser beiden Energien ist stets konstant. Geschwindigkeitsänderungen liegen Beschleunigungen zu Grunde. Werden geladene Teilchen beschleunigt, so wird kontinuierlich Strahlung freigesetzt. Warum ist das so?
Hintergründe
der Strahlung beschleunigter Ladungen Jede Schwerpunkt-Geschwindigkeitsänderung beruht letztendlich auf Beschleunigung. Die Idee der Eigen-Strahlung auf Grund einer Schwerpunkts-Beschleunigung ist generell irreführend, denn Elektronen, Protonen und allgemein Ionen werden ja durch elektrische, magnetische, respektive entsprechende „Wechselfelder“ beschleunigt. Für die einzelne Ladung stellt das Beschleunigersystem ein unendlich großes Energie-Reservoir dar. Das bedeutet, durch die Energiezufuhr wird das innere Verhältnis von Raum-Energie zur Masse-Energie radialsymmetrisch verändert, es kommt des Weiteren zu einer Schwerpunktsbewegung und ein Teil der zugeführten Energie wird wieder in Form von Strahlung abgestrahlt. Die vermeintlich von der Ladung abgestrahlte Energie gehörte nicht zur unbeschleunigten Ladung, sondern zum Beschleunigersystem mit unendlich großem Energie-Reservoir. Die Ladung teilt sozusagen als „Mittler“ die zugeführte äußere Energie in Bewegungsenergie und Strahlungs-Energie auf und „erleidet“ eine im Vergleich zum unbeschleunigten „Teilchen“ innere Umgestaltung, salopp formuliert wird es radialsymmetrisch zusammengedrückt und schwerpunkt-bewegt. Auf Grund des praktisch unendlich großen Energiereservoirs des Beschleunigersystems, lässt sich keine Energiebilanz erstellen. Somit ist die Phänomenologie des Vorgangs alles andere als geklärt. Auf die resultierenden Ergebnisse im Sinne des Missverständnisses über die Größenverhältnisse, hat die fehlende Phänomenologie der Strahlung keinen Einfluß. Beispiel: Ein Elektron, welches in einem Beschleuniger mit einer Energie von 28 [GeV] ausgestattet ist, besitzt gemäß Masse-Radius-Konstanten-Gleichung [F1] "noch" einen Radius von ≈ 2,8 10-17 [m]. Bringt man nun dieses Elektron zur Kollision mit einem Proton mit einer Energie von 920 [GeV], was einen Protonenradius von ca. 8,6 10-19 [m] zur Folge hat, dann erscheint den Theoretischen Physikern des Standardmodells die Situation wie folgt: Im Standardmodell ist der Protonenradius konstant ≈ 0.84* fm. Somit scheint das Elektron keinen Radius, bzw. einen Radius kleiner als 10-19 [m], zu besitzen. Die Elektronen streuen im Innenbereich des Protons und vermitteln eine Substruktur. So wurden und werden Quarks und Gluonen geboren. Doch diese Geburten sind nichts weiter als Quantenfeld theoriebeladene Artefakte einer inkonsistenten, Realphysik befreiten Wünsch-Dir-Was-Theorie. Obige Energiewerte sind "übliche" Elektron-Proton-Kollisions-Energien. * Das offensichtlich der Radius des Protons gar nicht mit in die Berechnungen der Kollisionsauswertungen eingeht, lässt sich daran ablesen, daß in Bezug auf den 4,4% kleineren Protonenradius [ http://www.psi.ch/media/weiter-raetsel-um-das-proton ] realphysikalisch die Wirkungsquerschnitte - im (radius-statischen) Bild des Standardmodells - für das Proton entsprechend ( 0,956² = 0,913936 ) kleiner sein müssten. In der masse-radius-gekoppelten Realität sind 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.
Teilchenbeschleuniger
Die Phänomenologie der Strukturgleichheit von Elektron und Proton ist evident und wird in diversen Einzelkapiteln verdeutlicht. Hier einige Ergebnisse in Kurzform.
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[P2.1] 
