Pretipitatio a Diabolo! oder der unsägliche Vergleich mit dem kosmischen Teilchenbombardement | Teil4

… nie seit viereinhalb Milliarden Jahren schlägt das kosmische Teilchenbombardement so dicht gebündelt auf die Partikel der Erdatmosphäre ein, wie in den nun angegangenen Kollisionsexperimenten am LHC/CERN.

Nie ist auf natürlichem Wege ein Zustand entstanden wie er eine MikroSekunde nach dem Urknall geherrscht haben soll. … es prallen keine dichtgepackten BleiIonenPakete aus den Weiten des Kosms auf die Erdstratosphäre - CERN aber versucht durch dichtgepackte Kollisionspakete und 7x höhere Energiezufuhr zumindest stabilere Quark-Gluon-Plasmas anzurichten als es die Konkurrenz am RHIC vermag - die Konkurrenz ist gross und die Ehre die Ersten zu sein spornt den Eifer an..
 
Vieles stimmt da nicht, bei den unsäglichen Vergleichen zwischen den so ‘harmlosen’ Experimenten am LHC und der kosmischen Strahlung seit viereinhalb Milliarden Jahren.
 
Irreführende Vergleiche - (von dem Vergleich mit der Mücke ganz zu schweigen) - belegen die absichtliche Desinformation des betroffenen Publikums.
 
Es besteht ein grosser, möglicherweise existentieller, Unterschied zwischen der natürlichen kosmischen Strahlung seit viereinhalb Milliarden Jahren und derjenigen, die am LHC erzeugt werden soll.

 
Zitat©: http://en.wikipedia.org/wiki/Quark-gluon_plasma | die deutschsprachige Variante ist derzeit auf wikipedia nicht abrufbar
Das Quark-Gluon-Plasma in der Natur:

Man nimmt an, dass das Universum in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall diesen Zustand durchlief. Im heutigen Universum existiert das QGP höchstens noch im Zentrum von Neutronensternen, wobei einige Theorien dort eine weitere Phase voraussagen, die sich durch Farbsupraleitung (engl. color superconductivity) auszeichnet.

Herstellung des Quark-Gluon-Plasmas auf der Erde

Der Einsatz von Schwerionenbeschleunigern ermöglicht die Erforschung der QGP im Labor. Entsprechende Versuche mit Teilchenbeschleunigern werden bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt, am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf und am Relativistic Heavy Ion Collider RHIC) auf Long Island, New York durchgeführt. Von besonderem Interesse ist dabei die Untersuchung des Phasenübergangs zum Quark-Gluon-Plasma. Am RHIC werden Gold-Atomkerne im Beschleunigerring auf 99,9 Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht und dann aufeinander geschossen. Mit Teilchendetektoren werden die dabei entstehenden Produkte untersucht. Die Atomkerne zerfallen aufgrund der riesigen Energien und Temperaturen (mehrere Billionen Kelvin) in zehntausende von Materieteilchen. Es kann gezeigt werden, dass in den ersten Nanosekundenbruchteilen nach dem Zusammenprall Druckschwankungen im Inneren der kollidierten Teilchen in einer Art und Weise ausgeglichen werden, die auf einen Zustand der Materie ähnlich einer Flüssigkeit schliessen lassen: Ein Quark-Gluon-Plasma ist entstanden (zur Form der QGP siehe unten). Ein weiteres Indiz für das Auftreten eines Quark-Gluon-Plasmas ist das Ausbleiben eines Jets,
also eines kegelförmigen Teilchenausbruchs aus den kollidierten Atomkernen. Man erklärt dies damit, dass die Teilchen durch das Quark-Gluon-Plasma so stark abgebremst und damit energieärmer werden, dass ein Jet nur noch sehr schwach auftritt.

Entstehung_eines_Quark-Gluon-Plasmas

Die hohe Energiedichte beim Durchdringen der beiden Atomkerne lässt die Partonen (d. h. die Quarks und Gluonen)
sich quasi-frei bewegen. In dieser Phase wechselwirken die Partonen durch inelastische Stösse miteinander bis ein Gleichgewichtszustand eintritt. Dieser wird als Quark-Gluon-Plasma bezeichnet. Aufgrund des inneren Drucks expandiert das Plasma und kühlt dabei ab. Wird die kritische Temperatur unterschritten beginnt die Hadronisierung der Partonen. Ein Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Temperatur des Hadrongases so gering ist, dass die Hadronen nicht mehr inelastisch miteinander wechselwirken und die Hadronverteilung sich somit nicht mehr ändert. Aendern sich auch die Impulse der Hadronen nicht mehr durch elastische Stösse, spricht man vom Zustand des thermischen
Gleichgewichts.

Der Zustand des Deconfinements, d. h. der Existenz des QGP, ist zu kurzlebig, um direkt nachgewiesen werden zu können. Zudem sind die Vorhersagen direkter Signaturen wie der Energiedichte oder der Temperatur stark modellabhängig. Aus diesem Grund müssen indirekte Signaturen verwendet werden. Eine dieser Signaturen ist die Anreicherung von Strange (s)-Quarks. Die Temperatur, ab der die Auflösung von Nukleonen und Hadronen in Quarks und Gluonen erwartet wird, entspricht etwa der zur Erzeugung eines -Paares benötigten Energie. Durch Fusion von Gluonen (g) im Plasma werden Strangequarks produziert. Ein weiterer Grund für die vermehrte Produktion von s-Quarks ist die Belegung von Energiezuständen durch leichtere Quarks, so dass ab einem bestimmten Punkt die Erzeugung von -Paaren bevorzugt wird. Deren anschliessende Hadronisierung führt zu einer Anreicherung Strangeness enthaltender Teilchen (wie z. B. dem Meson) gegenüber hadronischen Reaktionen ohne Ausbildung eines QGP. Weitere Signaturen sind zum Beispiel die Unterdrückung relativ hochenergetischer Teilchen, die durch den hohen Energieverlust beim Durchqueren der QGP verursacht wird, oder das Aufbrechen oder Schmelzen schwerer Quarkonia …

Zitatende text©: http://en.wikipedia.org/wiki/Quark-gluon_plasma | die deutschsprachige Variante ist derzeit auf wikipedia nicht abrufbar
 

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… es prallen keine dichtgepackten BleiIonenPakete aus den Weiten des Kosms auf die Erdstratosphäre - CERN aber versucht durch dichtgepackte Kollisionspakete und 7x höhere Energiezufuhr zumindest stabilere Quark-Gluon-Plasmas anzurichten als es die Konkurrenz am RHIC vermag - die Konkurrenz ist gross und die Ehre die Ersten zu sein spornt den Eifer an.
 
Vorsicht aber ist da geboten, nicht Eile - Pretipitatio a Diabolo!

Marc Fasnacht

Hallo Marc,

Zitat:Wenn ich vom unsäglichen Vergleich zischen der kosmischen Höhenstrahlung und dem im LHC angerichteten Quark-Gluon-Plasma berichte oder hier danach anfrage,ZitatEnde

nach meinem Comment 9 auf Achtphasen http://www.achtphasen.net/index.php/philoso/2008/08/22/der_unsagliche_vergleich_mit_dem_kosmisc_1 hatte ich eigentlich gehofft, daß sich damit Deine Vorstellungen zur Energiedichte, zum Quark-Gluonen-Plasma und zum Feuerball auf etwas realistischere Ausmaße zurückziehen, aber da muß ich wohl schon seit einigen Tagen zur Kenntnis nehmen, daß das nicht der Fall ist.

Ich hatte in den beiden Vergleichen die ich Dir dazu geschrieben habe betont, daß ich die 40.000.000 Kollisionen/Sekunde von Dir übernommen habe. Inzwischen hat man (nomad und Aragorn) mich schlauer gemacht. Siehe auch die Posts ab etwa 1122 und nochmal ab etwa 1157 und die dort verlinkten Fachartikel.

Die beiden Protonenstrahlen gruppieren sich, jeder für sich zu sogenannten Bunch’s. Das bedeutet, daß sie nicht kontinuierlich verteilt in den Beschleunigerröhren umlaufen, sondern in 2 mal 2808 ‚Paketen‘ zu je ca. 1E11 also 2808 * 100.000.000.000 Protonen pro Rohr.

Das Rohr hat eine Länge von knapp 27 km, also brauchen sie pro Umlauf 27km/300.000 km/s = 0,0009 Sekunden, rund 1 Millisekunde. Also kommen pro Sekunde an einem Kreuzungspunkt 2 * 2808 * 100.000.000.000 * 1000 = 6,3E17, laß uns sagen, 1E18 Protonen aneinander vorbei. Einige wenige davon treffen sich gegenseitig. Ich weiß welchen Reflex ich damit bei Dir auslöse und schlimmer noch, daß ich damit Öl ins Feuer Deiner Ängste kippe. Du kommst aus diesem Feuer nur dann raus, wenn Du Dir klar machst, wie die Größenverhältnisse dabei tatsächlich aussehen.

Der Protonenstrahl hat im Rohr einen Durchmesser von etwa 2 mm, ich rechne mit 1 mm weiter. Am Kreuzungspunkt wird er auf einen Durchmesser von 0,016 mm gebündelt, damit die Protonen in dem Strahl dichter beieinander sind und sich überhaupt mal treffen. Klingt verrückt, ich weiß.

Ein Maß konnte ich noch nicht herausfinden: Wie lang so ein Bunch ist. Deshalb nehme ich für das folgende Beispiel an, daß er 1 mm lang ist, so lang wie der Strahldurchmesser vor der Bündelung am Kreuzungspunkt.

So, jetzt hab‘ ich alle Maße zusammen und wir können das auf einen begreifbareren Maßstab bringen. Unsern Tischtennisball mit 4 cm Durchmesser. Maßsstab 23.000.000.000.000 : 1

Der soll ein Proton sein. Strahlduchmesser 0,016 mm am Kreuzungspunkt sind dann 368.000 km. Das ist knapp so weit wie der Abstand Erde-Mond
Bunch-Länge 1 mm ist dann 23.000.000 km
Ist auch wieder etwas unanschaulich. Weiß auch nicht, wie ich das ändern kann.

Auf einen Zylinder von 368.000 km Durchmesser (184.000 km Radius = r) und 23.000.000 km Länge (=h) verteilen wir 2 * 100.000.000.000 Tischtennisbälle. Dieser Zylinder hat ein Volumen von 2,4E18 km^3 (Kreiszylindervolumen = r^2 * Pi * h)

Jeder Tischtennisball hat ein Refugium von 2,4E18/2E11 = 1,2E7 km^3, also einen Würfel mit gut 230 km Kantenlänge um sich herum, in dem es nur ihn gibt. Fast schon ein Wunder, daß sich da überhaupt welche treffen. 20 – 25 schaffen das im Schnitt pro Bunch-Paar.

20 – 25, ich sag mal Explosionen, obwohl das den Kern der Sache nicht trifft, auf einem Raum 23.000.000 km lang, von hier bis zum Mond breit und hoch, im Quark-Gluonen-Plasmazustand mit einem Durchmesser von, (stark übertrieben) 400 m.

Wie komme ich auf die 400 m?

Um den Zustand Quark-Gluonenplasma zu erreichen braucht man eine höhere Energiedichte als sie in einem Proton oder Neutron herrscht. Die Kollision erfolgt mit einer Energie, die 14000 mal so hoch ist, wie der Energieinhalt eines ruhenden Protons. Wenn man 14000 Protonen zu einer Kugel zusammenpappt, die genau so dicht ist (das gleiche spezifische Gewicht hat) wie ein Proton dann hat sie Wurzel(14000) mal den Durchmesser eines Protons = 118 facher Durchmesser, knapp 5 m. Wenn die Kugel aus Quark-Gluonen-Plasma größer wird als diese 5 m kann sie nicht mehr Quark-Gluonenplasma sein, weil sie dann eine niedrigere Energiedichte hat als ein Proton.

Auf gleiche Art und Weise kannst Du Dir das für Blei-ionen auch ausrechnen und landest unter 100 m Durchmesser. 400 m habe ich geschrieben, damit Du auch mal was zum Verharmlosen hast.

Herzliche Grüße

MAC

PS. Von mir aus kannst Du diesen Beitrag auch bei Dir veröffentlichen und meinetwegen auch aus Du, Sie machen.

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Kmmentar von ‘MAC’ zu Kommentar von ‘MAC| http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=42518&postcount=1696
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Hallo mac,

was hast Du Dir denn dabei gedacht?
Zitat von mac:Um den Zustand Quark-Gluonenplasma zu erreichen braucht man eine höhere Energiedichte als sie in einem Proton oder Neutron herrscht. Die Kollision erfolgt mit einer Energie, die 14000 mal so hoch ist, wie der Energieinhalt eines ruhenden Protons. Wenn man 14000 Protonen zu einer Kugel zusammenpappt, die genau so dicht ist (das gleiche spezifische Gewicht hat) wie ein Proton dann hat sie Wurzel(14000) mal den Durchmesser eines Protons = 118 facher Durchmesser, knapp 5 m. ZitatEnde

Das Volumen wächst mit dem Kubik des Durchmessers! Es muß also heißen:

“dritte Wurzel(14000) mal dem Durchmesser eines Protons (hier der 4 cm Tischtennisball) = 24 facher Durchmesser, knapp 1 m.”

Herzliche Grüße

MAC