Würzburger Quantenphysik- Konzept

G31 Teilchen_1

Teilchen_2    Wellen

Lehrtext/Inhalt    Glossar  Versuchsliste

In der klassischen Physik ist ein Teilchen ein kleiner, häufig als punktförmig idealisierter Körper, der sich wie ein makroskopischer Körper verhält, d.h., der zu allen Zeiten wohldefinierte Eigenschaften wie Ort (bei ausgedehnten Teilchen der mittlere Ort, das Zentrum etwa), Geschwindigkeit, Impuls, Drehimpuls, Energie, Ladung, Masse etc. besitzt.

In der Mikrophysik gibt es keine Objekte, die alle klassisch denkbaren Eigenschaften gleichzeitig besitzen. So hat ein Elektron etwa nie gleichzeitig die Eigenschaften Ort und Geschwindigkeit (Impuls). Genauer muss man sagen, dass es erfahrungsgemäß für eine bestimmte Koordinatenrichtung nie gleichzeitig eine be-stimmte Komponente des Ortsvektors und des Geschwindigkeitsvektors besitzt. Dies folgt aus der Erfahrung, dass man in keiner Messung jemals für die Koordinaten x und vx  oder y und vy oder z und vz eines Teilchens gleichzeitig gültige Messwerte finden konnte.

Es wurden allerdings Zustände gefunden, bei denen Messungen für eine Ortskoordinate und die zugehörige Geschwindigkeitskoordinate einigermaßen wohlbestimmte Werte zugleich liefern, aber eben mit evtl. geringen Abweichungen von einem Mittelwert bei wiederholten Messungen.

Von der Anschauung herkommend, könnte man es daher für denkbar halten, zu definieren: ein Teilchen soll etwas im Raum einigermaßen Lokalisiertes sein. Ein so genanntes Wellenpaket ist z.B. einigermaßen lokalisiert. Die Versuche, ein Teilchen als etwas im Ortsraum einigermaßen Lokalisiertes anzusehen, scheiterten aus einem anderen Grund: Es stellte sich zwar heraus, dass man recht gut solche lokalisierten Zustände für ein Elektron herstellen kann (also Wellenpakete), in denen Ortskoordinate x und Geschwindigkeitskoordinate vx zu einer bestimmten Zeit einen einigermaßen gut definierten Sinn haben können.

Aber in der Regel bleiben solche Zustände nicht lokalisiert, sondern "fließen auseinander", d.h. auch in diesen Fällen hat das Teilchen nach kurzer Zeit gleichzeitig nicht einmal mehr einen ungefähr be-stimmten Ort und eine ungefähr be-stimmte Geschwindigkeit. Ein grundsätzlicherer Einwand gegen die Identifizierung von Teilchen mit Wellenpaketen war, dass dann auch Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Teilen eines solchen "verschmierten" Teilchens nachweisbar sein müssten, was nie gelang.

Teilchen sind nie Wellenpakete.
Ihre Wahrscheinlichkeitsverteilung für den Ausgang von Messungen kann aber in bestimmten Fällen durch Wellenpakete beschrieben werden.