Elektronen-Spin
Spinmodell des Elektrons
+ These und Fragen
Das Ziel dieser Seiten ist auch die Vier Fundamentalkräfte als Ergebnis dieser Wechselwirkung zwischen Fermionen und Bosonen und der Vakuumenergie (ob nun mit ITO/ Wirks oder Uren bleibt sich gleich) anschaulich zu machen.
Bei der Vorstellung des Modells der gravitativen Wechselwirkung (hier oder hier) wurde eine viel stärkere Folge der Veränderung der Impulsbilanz der ITO/Wirks noch nicht erwähnt. Deshalb kommen wir nun zu dieser, der Elektromagnetischen Wechselwirkung (EM-WW).
Unserer Welt besteht nur scheinbar überwiegend aus elektrisch neutraler Materie, denn alle schwere Materie besteht aus Elementarteilchen die jeweils elektrisch geladen sind. Sie alle stehen unablässig in WW mit dem Vakuum und erzeugen dabei einen von ihnen ausgehenden Fluß von ihrer Ladung entsprechend veränderter ITO/Wirks.
Die Materie in unserer Umgebung erscheint uns vorwiegend neutral, weil die von positiven und negativen Feldquellen komenden ITO/Wirks sich rasch überlagern und von Außen keine elektromagnetische Wirkung erkennbar ist.
Bei der vergleichsweise einfachen gravitativen Wechselwirkung sind wir von einer energieneutralen, aber am Teilchen stattfindenden Veränderung der Impulsbilanz ausgegangen. Das von den Teilchen ausgehende Impulsdefizit führt dann dazu, dass sich schwere Teilchen gegenseitig anzuziehen scheinen, sich aber im Modell gegenseitig vor dem Impulsdruck des Welthintergrundes ´abschirmen´. Die ´Abschirmkraft´ wäre dann das, was wir Gravitation nennen. Oder in der ART: die Geometrie des 4D-Raumes.
Die elektromagnetische Wechselwirkung
Die Gravitation ist die schwächste der 4 Fundamentalkräfte. Ihr noch am nächsten kommt die elektromagnetische Kraft. Sie ist ´nur´um Faktor: 10exp.39 größer.
(Mehr zum durchaus komplexen EM-Modell hier.)
Nun ist es die Quantenmechanik (QM), welche den Elektromagnetismus als Fundamentalkraft sehr genau beschreiben kann. Leider nur mit Hilfe des intrinsischen Drehimpuls´, des ´Spin´. Dieser Spin ist leider wirklich schwer vorstellbar.
Der Kreisstrom ist als Quelle der Elektromagnetischen Wirkung (des Flusses) bereits hier dargestellt.
Nun wissen wir aus Versuchen, dass das Elektrons selbst (ohne in einem Leiter im Kreis zu fließen), ein magnetisches Moment besitzt, die Folge des intrinsichen Drehimpuls´, des Spin des Elektrons.
Spin
der Eigendrehimpuls (Spin) von Teilchen zeichnet sich dadurch aus, dass er entweder 1 oder 1/2 sein kann, oder größer. Die Eigendrehimpulse miteinander gekoppelter Teilchen überlagern oder addieren sich. Fermionen - schwere Teilchen - haben Spin 1/2.
Alle Bosonen - das sind Photonen und andere nicht schwere Teilchen - haben Spin 1. Sie besitzen keine Masse (Ausnahme Neutrino?).
Für mathematisch interessierte: Quaternionen
1. Veranschaulichung des Modells der WW des Elektrons mit der Vakuumenergie.
Im Bild unten zwei Elektronen mit Spin 1/2:
Was ist an der Darstellung oben Besonderes?
1. die Dynamik ist unterschiedlich - einerseits ist die Drehrichtung (der Kreis) gespiegelt - andererseits ist die Dynamik der Spiralen gleich, denn am oberen und unteren Ende der Figur treten beide Spiralen von Innen nach Außen (Spin+1/2).
2. Das einfache Spiegeln der Kreisstromrichtung führt demnach nicht zu einer kompletten Spiegelung der gesamten Dynamik dieses Teilchenmodells. Die Spiralausrichtung (von Innen nach Außen) bleibt schließlich erhalten.
Die Spirale kann in zwei Versionen verlaufen: Von Innen nach Außen (1/2) oder von Außen nach Innen (-1/2). Dies sowohl oben als auch von unten gesehen und bei gleicher Richtung des Kreisstroms (Bild unten).
Mit diesem Modell wird die Erkenntnis der QM veranschaulicht. Die QM fordert, dass es eben nicht reicht, nach einer einfachen Drehung (180°) des intrinsischen Drehimpulses des Elektrons diesen wieder um 180° zurück zu drehen, um den Ausgangszustand zu erhalten.
Man muss den intrinsischen Drehimpuls mehrfach spiegeln (mehrfach um 180 ° drehen), um wieder den Ausgangszustand zu erreichen (720°=4*180°).
In unserer Erfahrungswelt ist das schwer vorstellbar, denn bei uns geläufigen materiellen Objekten ist bereits nach einfacher Rückspiegelung (2*180=360°) der Urzustand wieder hergestellt.
Spin -> Kreisstrom -> magnetischer Fluss
Das magnetische Moment eines Elektrons (rot) -> hier als Ergebnis des Mikro-Kreisstroms, der WW-Spur des Elektrons (blaue Pfeile im Kreis)
Der Spin kann demnach unabhängig von der Richtung des Kreisstroms 1/2 oder -1/2 sein (von Innen nach Außen oder von Außen nach Innen). Die Spirale einer der Figuren im Bild oben weist von Innen nach Außen, die andere ist entgegengesetzt orientiert: Von Außen nach Innen.
Obwohl der Spin der beiden Figuren in diesem Beispiel unterschiedlich ist, bleibt die Richtung des Kreisstroms und damit das magnetische Moment bei beiden gleich.
Übrigens: Die magnetische Ausrichtung der Anti-Elektronen im menschlichen Körper wird z.B. beim MRT ausgelesen, um ein 3D Bild zu erzeugen.
Im Vakuum gibt es natürlich kein Oben und Unten. Die Gegenüberstellung der Ansichten von Oben und Unten im Bild unten zeigt, dass es nur zwei Einstellungen für jede Dynamik gibt:
Zwei Versionen Kreisstrom und Zwei Versionen Spiralrichtung.
1. die Dynamik ist unterschiedlich - einerseits ist die Drehrichtung (der Kreis) gespiegelt - andererseits ist die Dynamik der Spiralen gleich, denn am oberen und unteren Ende der Figur treten beide Spiralen von Innen nach Außen (Spin+1/2).
2. Das einfache Spiegeln der Kreisstromrichtung führt demnach nicht zu einer kompletten Spiegelung der gesamten Dynamik dieses Teilchenmodells. Die Spiralausrichtung (von Innen nach Außen) bleibt schließlich erhalten.
Die Spirale erinnert an ein aufrecht stehendes Zeichen für Unendlich:
Die Spirale kann in zwei Versionen verlaufen: Von Innen nach Außen (1/2) oder von Außen nach Innen (-1/2). Dies sowohl oben als auch von unten gesehen und bei gleicher Richtung des Kreisstroms (Bild unten).
Mit diesem Modell wird die Erkenntnis der QM veranschaulicht. Die QM fordert, dass es eben nicht reicht, nach einer einfachen Drehung (180°) des intrinsischen Drehimpulses des Elektrons diesen wieder um 180° zurück zu drehen, um den Ausgangszustand zu erhalten.
Man muss den intrinsischen Drehimpuls mehrfach spiegeln (mehrfach um 180 ° drehen), um wieder den Ausgangszustand zu erreichen (720°=4*180°).
In unserer Erfahrungswelt ist das schwer vorstellbar, denn bei uns geläufigen materiellen Objekten ist bereits nach einfacher Rückspiegelung (2*180=360°) der Urzustand wieder hergestellt.
Spin -> Kreisstrom -> magnetischer Fluss
Das magnetische Moment eines Elektrons (rot) -> hier als Ergebnis des Mikro-Kreisstroms, der WW-Spur des Elektrons (blaue Pfeile im Kreis)
Der Spin kann demnach unabhängig von der Richtung des Kreisstroms 1/2 oder -1/2 sein (von Innen nach Außen oder von Außen nach Innen). Die Spirale einer der Figuren im Bild oben weist von Innen nach Außen, die andere ist entgegengesetzt orientiert: Von Außen nach Innen.
Obwohl der Spin der beiden Figuren in diesem Beispiel unterschiedlich ist, bleibt die Richtung des Kreisstroms und damit das magnetische Moment bei beiden gleich.
Übrigens: Die magnetische Ausrichtung der Anti-Elektronen im menschlichen Körper wird z.B. beim MRT ausgelesen, um ein 3D Bild zu erzeugen.
Im Bild unten: 4 mögliche dyn. Zustände, gesehen ´von Oben´
Im Vakuum gibt es natürlich kein Oben und Unten. Die Gegenüberstellung der Ansichten von Oben und Unten im Bild unten zeigt, dass es nur zwei Einstellungen für jede Dynamik gibt:
Zwei Versionen Kreisstrom und Zwei Versionen Spiralrichtung.
These:
Die Gravitationswirkung schwerer Materie ist ein Ergebnis der Elektromagnetischen WW schwerer Materie mit dem Vakuum
Die Dynamik der Spiralen veranschaulicht das Teilchen (die
Stehende Welle), das unablässig infolge der WW mit der Umgebung neu entsteht.
Durch die WW verändert sich die Impulsbilanz der beteiligten ITO/Wirks zu Gunsten des Drehimpuls der ITO/Wirks (sie verkörpern die Vakuumenergie) .
Die vom Teilchen wegstrebenden modifizierten ITO/Wirks haben weniger linearen Impuls, aber dafür mehr Drehimpuls und erzeugen so das elektrische Feld.
Dieses Feld wirkt auf andere geladenen Teilchen in elektromagnetischer Weise so, wie diese anderen Teilchen wiederum auf die Feldquelle zurück wirken. Auf neutrale Teilchen wirkt dieses Feld nicht elektromagnetisch.
These ist, dass die gravitativen Wirkung der neutralen schweren Teilchen aufeinander das um 10exp-39 schwächere ´Abfallprodukt´ der durch elektrisch geladene Teilchen bewirkten Veränderung der Impulsbilanz der Vakuumenergie (ITO/Wirks ) ist.
Durch die WW verändert sich die Impulsbilanz der beteiligten ITO/Wirks zu Gunsten des Drehimpuls der ITO/Wirks (sie verkörpern die Vakuumenergie) .
Die vom Teilchen wegstrebenden modifizierten ITO/Wirks haben weniger linearen Impuls, aber dafür mehr Drehimpuls und erzeugen so das elektrische Feld.
Dieses Feld wirkt auf andere geladenen Teilchen in elektromagnetischer Weise so, wie diese anderen Teilchen wiederum auf die Feldquelle zurück wirken. Auf neutrale Teilchen wirkt dieses Feld nicht elektromagnetisch.
These ist, dass die gravitativen Wirkung der neutralen schweren Teilchen aufeinander das um 10exp-39 schwächere ´Abfallprodukt´ der durch elektrisch geladene Teilchen bewirkten Veränderung der Impulsbilanz der Vakuumenergie (ITO/Wirks ) ist.
Der These gemäß ist die Gravitation Resultat des Umstands, dass
alle schwere Materie, indem sie
existiert sie sich ständig neu bildet und dabei ´elektromagnetisch aktiv´
ist und dabei in das Vakuum hinein ´wirkt´.
Ein Blick auf den Faktor zeigt, dass es ein sehr, sehr geringer Teil an linearem Impuls der ITO/Wirks ist, der bei WW mit schweren Teilchen zu Drehimpuls wird: 10exp-39.
Die Frage ist: Kann man das Messen oder irgendwie überprüfen?
Bemerkung 1. Die beiden Spin-Einstellungen veranschaulichen nebenbei auch, wie es Elektronen im Atom gelingt sich gegenseitig in einer Valenzebene nicht zu stören: Das Pauli-Prinzip der QM fordert, dass die Spins entgegengesetzt orientiert sein müssen (Innen ->Außen und Außen->Innen).
Bemerkung 2: Bei UWDL bekam ich vor Jahren hierauf zur Antwort, dass allein die Größenordnung des Unterschiedes der EM-Wirkungen zur gravitativen Wirkung einen möglichen Zusammenhang zwischen beiden ausschließt. Ich habe immer noch nicht verstanden, worin das Argument besteht.
Ein Blick auf den Faktor zeigt, dass es ein sehr, sehr geringer Teil an linearem Impuls der ITO/Wirks ist, der bei WW mit schweren Teilchen zu Drehimpuls wird: 10exp-39.
Die Frage ist: Kann man das Messen oder irgendwie überprüfen?
Bemerkung 1. Die beiden Spin-Einstellungen veranschaulichen nebenbei auch, wie es Elektronen im Atom gelingt sich gegenseitig in einer Valenzebene nicht zu stören: Das Pauli-Prinzip der QM fordert, dass die Spins entgegengesetzt orientiert sein müssen (Innen ->Außen und Außen->Innen).
Bemerkung 2: Bei UWDL bekam ich vor Jahren hierauf zur Antwort, dass allein die Größenordnung des Unterschiedes der EM-Wirkungen zur gravitativen Wirkung einen möglichen Zusammenhang zwischen beiden ausschließt. Ich habe immer noch nicht verstanden, worin das Argument besteht.
Worin besteht der Unterschied der WW mit schwerer Materie (Fermionen) gegenüber der WW mit Bosonen?
Bosonen, die masselosen Teilchen, haben SPIN 1
Bosonen sind nie in Ruhe, immer ´unterwegs´. Wie kann man deren Spin anschaulich machen? Ich versuchte das an anderer Stelle, es ist schwierig.
Da Photonen zwar auf Schwerefelder reagieren (siehe Lichtablenkung ART), sie aber nicht schwer sind ist naheliegend, dass sie bei WW mit der Vakuumenergie, (hier den ITO/ Wirks) keine Änderung von deren Impulsbilanz bewirken.
Photonen wandern als Impulspaket durch das Vakuum ohne es zu verändern. Photonen können aber von Atomen ´eingefangen´ werden. Dann gehen sie in die Energiebilanz von deren Elektronen ein, sind dann aber keine Photonen mehr.
Es würde also nur schwere Materie die Vakuumenergie (die ITO-Impulsbilanz) verändern, dies aber überall dort, wo sich schwere Materie befindet. Diese These führt zu einem weiteren Aspekt: Der Wirkung schwerer Materie in Gegenden mit hoher Materiedichte:
MOND
Da von Materie generell - also von alle neutralen, negativen oder positiven Feldquellen aus eine Veränderung des Vakuums bewirkt wird, ist zu prüfen, ob das nach der Wechselwirkung mit Materie entstandene Feld genauso beschaffen ist wie ein Feld, das weitab von Ansammlungen von geladenen Teilchen vorzufinden ist?
Inmitten eines Sternhaufens wäre die Impulsbilanz (Lin-Rot) der ITO/ Wirks infolge der zuvor stattgefundenen häufigen WW mit Materie des Haufens anders, als die Impulsbilanz der ITO/ Wirks weit ausserhalb dieses Haufens.
Sofern die ITO/Wirks aus dem Welthintergrund weniger häufig mit Fermionen in Wechselwirkung getreten sind als die inmitten eines Sternhaufens, wäre ein Unterschied zu erwarten.
Der sich aus den Strom der ITO/Wirks ergebende ´Impulsdruck´ auf ein beliebiges schweres Objekt im Kugelsternhaufen wäre wohl schwächer.
Beoachtung: Wir ´sehen´ im Teleskop, dass sich bei Annäherung an das Zentrum von Kugelsternhaufen oder in Galaxienarmen die Gravitationskonstante zu verringern scheint.
Kann die häufige Wechselwirkung zwischen Materie und ITO/Wirks in einem Sternhaufen die Impulsbilanz der Region so stark beeinflussen, dass sich der Wert der Gravitationskonstante ändert.
Genau diese Änderung der Gravitationskonstante ist eine vieldiskutierte These zur Erklärung des befremdlichen ´Radverhaltens´ bei der Rotation von Galaxien. Für MOND gibt es zwar mathematische, aber meines Wissens noch keine ´physikalischen´ Erklärungsmodelle. Weitere Fragen und Gedanken zu diesem Thema anläßlich eines Vortrag in 2025 hier.
Da von Materie generell - also von alle neutralen, negativen oder positiven Feldquellen aus eine Veränderung des Vakuums bewirkt wird, ist zu prüfen, ob das nach der Wechselwirkung mit Materie entstandene Feld genauso beschaffen ist wie ein Feld, das weitab von Ansammlungen von geladenen Teilchen vorzufinden ist?
Inmitten eines Sternhaufens wäre die Impulsbilanz (Lin-Rot) der ITO/ Wirks infolge der zuvor stattgefundenen häufigen WW mit Materie des Haufens anders, als die Impulsbilanz der ITO/ Wirks weit ausserhalb dieses Haufens.
Sofern die ITO/Wirks aus dem Welthintergrund weniger häufig mit Fermionen in Wechselwirkung getreten sind als die inmitten eines Sternhaufens, wäre ein Unterschied zu erwarten.
Der sich aus den Strom der ITO/Wirks ergebende ´Impulsdruck´ auf ein beliebiges schweres Objekt im Kugelsternhaufen wäre wohl schwächer.
Beoachtung: Wir ´sehen´ im Teleskop, dass sich bei Annäherung an das Zentrum von Kugelsternhaufen oder in Galaxienarmen die Gravitationskonstante zu verringern scheint.
Kann die häufige Wechselwirkung zwischen Materie und ITO/Wirks in einem Sternhaufen die Impulsbilanz der Region so stark beeinflussen, dass sich der Wert der Gravitationskonstante ändert.
Genau diese Änderung der Gravitationskonstante ist eine vieldiskutierte These zur Erklärung des befremdlichen ´Radverhaltens´ bei der Rotation von Galaxien. Für MOND gibt es zwar mathematische, aber meines Wissens noch keine ´physikalischen´ Erklärungsmodelle. Weitere Fragen und Gedanken zu diesem Thema anläßlich eines Vortrag in 2025 hier.
Eine weitere Frage:
Zur Bestimmung der Gravitation im Inneren einer Kugelschale lassen wir heute die außerhalb liegenden Objekte einfach weg. Das ist mathematisch zulässig, da wir davon ausgehen, dass das Vakuum isotrop ist und die Gravitationskonstante überall gleich ist.
Doch können wir die weiter außen liegenden Massen (die äußere Kugelschalen) tatsächlich in der Rechnung ignorieren, wenn wir so etwas wie MOND in Erwägung ziehen?
Was zeigen die Beobachtungen und wo sollte man suchen?
Ich habe z.B. auch hier diese Wechselwirkung anhand uns geläufiger Objekte beschrieben und auf Konsequenzen hingewiesen.