Was ist die Welle in einem Elektron? [Duplikat]

Es ist keine dumme Frage. Tatsächlich ist die Quantenfeldtheorie das Gebiet der Physik, das genau diese Frage zu beantworten sucht. Bei der QFT gibt es zusätzlich zum elektromagnetischen Feld ein einzelnes Elektronenfeld, das sich über das gesamte Universum erstreckt. Stabile Wellen im Elektronenfeld bilden einzelne Elektronen. Jedem Elementarteilchen ist ein universumweites Feld zugeordnet. Es gibt Quarkfelder, Higgs-Felder (aus denen das Higgs-Boson entsteht), Photonenfelder (auch als elektromagnetisches Feld bekannt) und so weiter. Je größer die Amplitude einer Welligkeit an einem bestimmten Ort im Raum ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dort ein Teilchen zu finden.

Die elektromagnetische Welle ist eine klassische Theorie, während Materiewellen quantenmechanisch sind. Der Wellenaspekt ist eine mathematische Abstraktion, die es uns erlaubt, zukünftige Quantenzustände des Elektrons mit bekannter Wahrscheinlichkeit vorherzusagen.

Aus dem berühmten Doppelspaltexperiment geht hervor, dass sich Elektronen sowohl als Welle als auch als Teilchen verhalten. Wenn es vom Geigerzähler erkannt wird, erscheint ein "Klick" -Geräusch und egal wie stark die Spannung entlang der Kathodenröhre verringert wird, es erscheint ein "Klick" und niemals ein " halber Klick". Elektronen treffen also immer wie Kugeln auf Klumpen. Im Gegensatz zu Kugeln ist die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron am Backstop vor den Schlitzen zu entdecken, jedoch nicht wie bei Kugeln, sondern wie bei der Interferenz von Wellen wie Wasserwellen. Das Elektron verhält sich also wie eine Welle.

Wellen von was? Wellen der Wahrscheinlichkeit. Die Größe, die mit der Welle variiert, ist wie das elektrische Feld in der elektromagnetischen Welle$\Psi(x,y,z,t) = \psi(x,y,z)e^{-(iE/\hbar)t}$, eine komplexe Entität namens Wellenfunktion . Die mit dem Elektron verbundene Welle ist ein rein mathematisches Konstrukt. Es beschreibt nicht die Raum-Zeit-Variation irgendeiner messbaren Größe. Die Welle bezieht sich vielmehr auf die Wahrscheinlichkeiten, das Elektron an verschiedenen Orten im Raum als Funktion der Zeit zu beobachten.

Photonen haben eine Wellenfunktion, aber es sind nicht die klassischen EM-Wellen. Es braucht einen relativistischen Ansatz und ist zu subtil. Es kann jedoch durch elektrische und magnetische Felder ausgedrückt werden, dh$\psi(x) = \begin{pmatrix} \vec{E} \\ ic\vec{B} \end{pmatrix}$. Weitere Informationen hierzu finden Sie in diesem Dokument .