Diskussion:Wu-Experiment

sterile Neutrinos

Beim Verweis auf das Goldhaber-Experiment wird - ebenso wie in dessen Artikel - behauptet, das Experiment habe gezeigt, dass es nur linkshändige Neutrinos und rechtshändige Antineutrinos gäbe. Tatsächlich hat es aber nur gezeigt, dass nur solche Neutrinos beobachtet bzw. durch schwache WW erzeugt werden. Da mittlerweile bekannt ist, dass Neutrinos Masse haben, kann aktuell davon ausgegangen werden, dass es möglich ist, die Helizität eines wechselwirkenden Neutrinos durch einen starken Boost umzukehren und es dadurch "steril" zu machen (es würde natürlich immernoch gravitativ wechselwirken). Wenn niemand widerspricht oder mir zuvorkommt, werde ich die Artikel bei Gelegenheit überarbeiten. Grüße, --RealZeratul 14:31, 25. Apr. 2008 (CEST)

Nur zu, bei der Verbesserung der Artikel - die beide nicht gerade grandios sind - wird Dir ganz sicher niemand widersprechen. --Sommerkom 14:42, 25. Apr. 2008 (CEST)

Das Thema ist ziemlich vertrackt, aber wenn ich mich richtig erinnere, darf man hier nicht Helizität und Chiralität durcheinander bringen. Die eine hängt vom Bezugssystem ab (und lässt sich für massive Teilchen durch einen ausreichenden Lorentz-Boost umkehren), die andere aber nicht. In der Kopplung der schwachen Wechselwirkung taucht der Chiralitätsoperator und nicht der Helizitätsoperator auf. Teilchen mit der „falschen“ Helizität können an der schwachen Wechselwirkung teilnehmen, auch wenn solche Prozesse unterdrückt sind – siehe Pionzerfall in Myonen und Elektronen als typisches Beispiel. --78.34.110.88 03:16, 16. Mär. 2009 (CET)

Polarisation der Co-Kerne

Bei diesem Experiment wird gerne vergessen, dass die eigentliche experimentelle Leistung die Polarisation der ⁶⁰Co-Kerne und die Erzeugung der tiefen Temperaturen durch Ralph Hudson war. Und das National Bureau of Standards, an dem das Experiment durchgeführt wurde [1], wird gar nicht erwähnt. Die nach oben und unten emittierten Betas zu zählen ist trivial. --Ulm 09:04, 20. Sep. 2008 (CEST)

Im Artikel wird gesagt, dass die Co60-Spins sich antiparallel zum Magnetfeld ausrichten. Sollte dies nicht umgekehrt sein? Die Elektronen werden doch entgegengesetzt zum Magnetfeld bevorzugt emittiert, wie das Experiment zeigt. Da die Elektronen auch entgegengesetzt zum Spin emittiert werden (siehe Argumentation) müssten Spin und Magnetfeld parallel zueinander sein. Wu und Co wussten doch wohl gar nicht, in welche Richtung der Spin sich einstellt, da der g-Faktor des Kern (insbesondere dessen Vorzeichen) damals noch unbekannt war. (nicht signierter Beitrag von 87.173.107.95 (Diskussion) 13:05, 26. Jan. 2013 (CET))

Da Co-60 einen positiven g-Faktor hat, sollte die Ausrichtung des Spins in der Tat parallel zum Magnetfeld erfolgen. Das konnte man übrigens schon damals aus dem Schmidt-Modell vermuten. --ulm (Diskussion) 15:04, 26. Jan. 2013 (CET)

Im Papier wurde auch schon die Ausrichtung der Spins diskutiert - von daher ist das "Unwissen" über g wohl doch nicht so groß gewesen. Genauere Messungen zum magnetischen Moment des Kerns scheint es aber erst später gegeben zu haben (z.B. Niesen, Huiskamp 1972). --87.173.107.95 15:47, 26. Jan. 2013 (CET)

Ich habe mir die Freiheit genommen, den Artikel zu überarbeiten -in der Hoffnung, den Kritikpunkten gerecht zu werden - und bitte um Kommentare. --Pen88 (Diskussion) 23:44, 27. Jan. 2013 (CET)

Ist das Wu-Experiment ein Nachweis einer Paritätsverletzung?

Prinzip des Nachweises der Paritätsverletzung im Wu-Experiment

Hallo, ist in der Literatur eigentlich unstreitig, dass das Experiment tatsächlich der Nachweis einer Paritätsverletzung ist? Ich frage nach, weil mir diese vereinfachte Abbildung gerade keinen exakt spiegelsymetrischen Aufbau zu zeigen scheint.

Im Artikel steht zudem folgendes: "Wäre die Parität erhalten, wären beide Szenarien gleich wahrscheinlich: Es würden genauso viele Elektronen in Richtung des Kernspins wie in Gegenrichtung emittiert." Woraus ergibt sich das?--RöntgenTechniker (Diskussion) 10:20, 9. Aug. 2013 (CEST)

MW ist das unstreitig. Worin siehst Du denn einen nicht spiegelbildlichen Aufbau der Apparatur? Dass die blau gezeichneten Betastrahlen sich nicht spiegelsymmetrisch verhalten, ist ja gerade der Nachweis der P-Verletzung. (Die Strahlen sind nicht Teil der Apparatur, sondern des beobachteten Objekts der Natur.) Soll das klarer ausgedrückt werden? --jbn (Diskussion) 17:08, 9. Aug. 2013 (CEST)

Also, Ausrichtung und Aufbau der Magnetspulen sowie Stromrichtungen sind in der Literatur so angegeben wie in der Zeichnung? Was die Zeichnung zeigt, ist schon spiegelsymmetrisch. Was jedoch nicht spiegelsymmetrisch sein dürfte, ist das von den Spulen bzw. CO-60 Atomkernen generierte elektro-magnetsche Feld. Im Grunde wundert mich, dass von dem Versuch überhaupt ein spiegelsymmetrisches Ergebnis erwartet wurde.(Editiert)--RöntgenTechniker (Diskussion) 14:04, 10. Aug. 2013 (CEST)

Ja, das Magnetfeld zeigt in die umgekehrte Richtung, aber diese Magnetfeldrichtung ist nur eine Konvention. Die Richtung der Teilchenemission hingegen ist zweifelsfrei nicht gespiegelt, obwohl der gesamte Aufbau gespiegelt wurde. --mfb (Diskussion) 18:16, 10. Aug. 2013 (CEST)

Eben, die angenommene Richtung des Magnetfeldes ist nur eine Konvention. Das Experiment scheint mir daher so, so wie es in der Abbildung dargestellt wird, eher ein Nachweis zu sein, dass die Konvention (korrigiert) gewisse Bezüge zur Realität hat. Wir wissen jedoch nicht, ob die Relation zwischen Konvention und Realität "in einer spiegelverkehrt aufgebauten Welt" die gleiche ist wie in unserer Welt. Den Nachweis einer Paritätsverletzung kann ich zunächst nicht erkennen. Oder stimmt vielleicht die Definition im Artikel Paritätsverletzung nicht, was eine Paritätsverletzung sei? (Editiert)--RöntgenTechniker (Diskussion) 22:03, 10. Aug. 2013 (CEST)

Und weil die Richtung nur eine Konvention ist, lassen wir sie doch einfach aus der Betrachtung raus. Sie ist nicht relevant. Wir spiegeln das Experiment, und wir sehen dass die Teilchenrichtung nicht der Spiegelung folgt => P-Verletzung. So einfach. Eine vollständig spiegelverkehrte Welt hätte die Teilchen in einer anderen Richtung gemessen. Tatsächlich ist "die Teilchenrichtung hängt mit der Magnetfeldrichtung zusammen" äquivalent zu P-Verletzung. Das stimmt schon alles, es ist vielleicht nur nicht so leicht verständlich. --mfb (Diskussion) 23:20, 10. Aug. 2013 (CEST)

Die Konvention über die Orientierung ist zwar physikalisch nicht relevant. Die tatsächliche Orientierung der von den Spulen und den CO-60 Atomkernen generierten elektro-magnetschen Felder kann jedoch relevant sein. Da diese unbekannt ist, lässt sich kaum mit Sicherheit sagen, dass das Experiment ein auch bei den generierten Feldern spiegelsymmetrischer Versuchsaufbau ist. Ich vermute mal, um komplette Spiegelsymmetrie herzustellen, muss man auch die Co-60-Atomkerne, wie die Spulen, um 180° drehen. Damit dürfte jedoch der experimentelle Hinweis auf eine Paritätsverletzung verschwinden.--RöntgenTechniker (Diskussion) 04:06, 11. Aug. 2013 (CEST)

Hallo RöntgenTechniker, Du stehst hier gegen die Schulphysik. Noch ein Versuch, Dich zu überzeugen: "Apparatur" besteht aus Drähten, Zählern und Quelle, Strom aus. Gespiegelte Apparatur besteht aus Drähten, Zählern, Quelle in gespiegelter Anordnung (beachte: hier gespiegelt am ebenen Spiegel parallel zur Spulenachse; weil es so leichter vorzustellen ist). Wegen "Strom aus" ist die Quelle gar nicht polarisiert. Jetzt das Experiment: Strom ein (in der gespiegelten Apparatur natürlich in der gespiegelten Stromrichtung, was hier links wie rechts die Richtung von unten nach oben ist, nur in den Spulen in entgegengesetztem Drehsinn). Effekt: Zähler zählen verschieden viel, Paritätsverletzung bewiesen, weitere Details logisch überflüssig. Kapiert? (Ich gebe gern zu, dass ich mich bei den Details auch gern mal verheddere und meinerseits z.B. die Abb. 7.34 im Demtröder IV falsch finde). --jbn (Diskussion) 14:45, 11. Aug. 2013 (CEST)

In der genannten Plausibilitätskette scheint mir noch ein Freiheitsgrad zuviel noch frei beweglich zu sein, um sie stabil zu machen. Konkret fehlt der Nachweis, dass die CO-60 Atomkerne entweder mit gespiegelt wurden oder, dass dies verzichtbar ist. Wenn die Literatur einheitlich zum Schluss gekommen ist, dass dies tragfähig ist, sollte meine Privatmeinung jedoch keinen Einfluss auf den Artikel haben.--RöntgenTechniker (Diskussion) 17:23, 11. Aug. 2013 (CEST)

Die Co-60-Kerne sind spiegelsymmetrisch angeordnet (und selbst auch spiegelsymmetrisch). Ja, die Literatur ist einheitlich zum Schluss gekommen, dass das Experiment P-Verletzung zeigt, diese Diskussion dient lediglich dem Zweck, dir beim Verständnis davon zu helfen. --mfb (Diskussion) 18:22, 11. Aug. 2013 (CEST)

@RöTEch: nimm einfach an, die CO-60-Quelle bestehe aus einer Anzahl Kerne zuzüglich der gleichen Anzahl gespiegelter Kerne. (Das ist zwar das gleiche, kann Dir aber egal sein.) Dann kannst Du sicher sein, dass bei Spiegeln die Quelle als ganzes in sich selbst übergeht. Noch klarer?--jbn (Diskussion) 18:45, 11. Aug. 2013 (CEST)

Durchaus, wenn ich das annehme, ist das Experiment einwandfrei. Nur scheint mir eben gerade diese Annahme zweifelhaft.--RöntgenTechniker (Diskussion) 22:14, 11. Aug. 2013 (CEST)

Du bist im Zweifeln ja hartnäckig wie Descartes. Jede Co-60 Quelle erfüllt diese Bedingung, bevor sie polarisiert wird. Wenn Du das nicht als Vorannahme hineinstecken willst, dann bau Dir halt die Quelle selbst, und zwar so, dass sie aus spiegelbildlichen Häften zusammengesetzt wurde wie eben beschrieben. Die ist dann auf jeden Fall unpolarisiert, und das läuft alles sowieso auf dasselbe hinaus. Nun ist das keine "Annahme" mehr, die Dir "zweifelhaft scheinen" kann. Also stopfe ich die letzte Lücke, die ich sehe. Noch mal von vorn:

"Apparatur" besteht aus Drähten, Zählern und Quelle, Strom aus (bei Magnet und Kühlung, also Quelle unpolarisiert). Gespiegelte Apparatur besteht aus Drähten, Zählern, Quelle in gespiegelter Anordnung (beachte: hier gespiegelt am ebenen Spiegel parallel zur Spulenachse; weil es so leichter vorzustellen ist. Die gespiegelte Quelle ist - weil gleich der ungespiegelten - auch unpolarisiert.). Jetzt das Experiment: Strom ein. (In der gespiegelten Apparatur natürlich in der gespiegelten Stromrichtung: an der Kühlung ändert das nichts, weil die in Deiner Apparatur ohnehin mit Wechselstrom betrieben wird. Beim Magnet ist hier links wie rechts der Spiegelebene die Richtung von unten nach oben, nur in den Spulen in entgegengesetztem Drehsinn). Effekt: Zähler zählen verschieden viel, Paritätsverletzung bewiesen, weitere Details logisch überflüssig.

Das muss jetzt reichen.--jbn (Diskussion) 23:08, 11. Aug. 2013 (CEST)

Wo werden die Co-60-Atome hier polarisiert, innerhalb oder außerhalb des dargestellten Versuchsaubaus? Ob sie bereits ab Quelle eine weitere Polarisationseigenschaft haben, wissen wir nicht. Und damit wissen wir auch nicht, ob das Experiment eine Paritätsverletzung beweist oder nicht.--RöntgenTechniker (Diskussion) 09:33, 12. Aug. 2013 (CEST)

Ich möchte korrigieren: Du weißt es nicht. Oder noch genauer: Du willst es nicht wahrhaben. --mfb (Diskussion) 11:47, 12. Aug. 2013 (CEST)

Mir reicht's jetzt auch. Und für Wikipedia bringt es nichts. --jbn (Diskussion) 16:12, 12. Aug. 2013 (CEST)

Korektur: Wir wissen es natuerlich, die Co-60-Atome haben ab Quelle einen SPIN. Sonst koennten sie, wo auch immer, nicht polarisiert werden. Es ist auch plausibel anzunehmen, dass der Spin ab Quelle zufaellig orientiert ist. Was wir meines Wissens nicht kennen, ist die tatsaechliche Ausrichtung und die Natur der Spins. Und ob sein Schwerpunkt rotationssymmetrisch im Massezentrum der Atome lokalisiert ist. Wenn ich von einer zirkular polarisierten Eigenschaft von Spin bzw. Magnetfeld ausgehe, also einer Kombination aus Orientierungen in mehreren Raumrichtungen, koennte das bereits ab Quelle ein assymetrisches Element in den Versuchsaufbau bringen, dass mit gespiegelt werden muesste, aber nicht wird. Daher kann ich, zumindest in der aktuellen grafischen Darstellung dieses Versuchsaufbaus, keinen Nachweis einer Paritätsverletzung erkennen. (Editiert)--RöntgenTechniker (Diskussion) 14:12, 20. Aug. 2013 (CEST)

@RöntgenTechniker: du hast Zweifel an der "tatsächlichen Ausrichtung" des Spins "ab Quelle" also im sogenannten "unpolarisierten" Zustand? Unpolarisiert bedeutet extra dass er keine "eindeutige" Richtung hat. Du kannst das verschiedentlich angehen, davon dass du sehr viele Atome hast die Alle mit Spins in verschiedene Richtungen zeigen, und daher keine makroskopisch messbare Polarisierung vorliegt, oder du gehst noch einen Schritt tiefer und sagst dass der Spin von jedem einzelnen Atom solange er nicht beeinflusst (also auch gemessen wird) eine Überlagerung aller möglichen Zustände hat/ist, und daher unbestimmt ist. Diese Unbestimmtheit ist von Natur aus isotrop. Die Natur eines Kernspins....soweit hole ich nicht aus. Wenn du dir das jedoch genauer ansiehst, wirst du bald sehen, dass etwas wie die Lokalisierung des Schwerpunktes eines Spins irrelevant ist (jedenfalls für die Effekte die wir hier besprechen). Gleiches gilt für etwas das du als "zirkular polarisierte Eigenschaft" eines Spins bzw. Magnetfelds bezeichnest. Ich denke du vermischt hier etwas: Zirkuläre (Spezialfall der elliptischen) Polarisation ist ein zeitlicher Effekt, bei dem die Polarisationsrichtung (wovon auch immer) sich zeitlich ändert. Eine Kombination aus Orientierungen in mehreren unabhängigen Raumrichtungen ist eine Superposition, statisch, und resultiert letztendlich wieder in eine einzelne, statische, wohldefinierte Richtung, wenn sie auch Quantenmechanisch vielleicht eine bis zur Messung "unbestimmte" ist.

Hierbei geht es mir um den Spin der Atome. Der Spin der einem Photon zugeschrieben wird, ist tatsächlich eine zirkulare Polarisierung der Photonen. Hierbei ist jedoch nicht der Spin zirkular polarisiert, sondern bei zirkularer Polarisation wo die transversalen EM-Felder des Lichtes sich in Flugrichtung nach rechts drehen wird selbiges Photon ein positiver Spin zugeschrieben (und umgekehrt bei entgegengesetzter Rotation). Ein Spin selbst, kann in unserer quantenmechanischen Beschreibung nicht zirkular polarisiert sein.

Abgesehen davon ist die allgemeine isotrope "Unpolarisiertheit" der Co-60 Atome durch die Thermodynamik gegeben, da bei allen Temperaturen oberhalb derer bei der gemessen wird die thermische Energie permanent alles durcheinanderwirbelt. Erst wenn mit signifikantem Aufwand (adiabatische Entmagnetisierung ist kein Zuckerschlecken, auch heute noch nicht) die Temperatur erreicht wird "beruhigen" sich die einzelnen Kernspins, wenn du so willst. Erst dann ist es möglich mit einem Magnetfeld die Spins auszurichten, und gegen die vorhandene Wärme anzukämpfen, die die Spins zufällig verdrehen möchte. Es wurden ja wie beschrieben nur 60% Magnetisierung erreicht. Du kannst dir in diesem Zusammenhang sicher sein dass alle Kernspins entweder entlang des Magnetfeldes ausgerichtet sind, oder eine komplett zufällige Ausrichtung aufweisen, isotrop.

Das Wu-Experiment ist tatsächlich die zweifelsfreie Bestätigung der Paritätsverletzung gewesen, obwohl es noch relativ ungenau war. Solltest du weitere Zweifel bezüglich der Paritätsverletzung in der Schwachen Wechselwirkung haben kann ich dich nur noch auf das Goldhaber-Experiment verweisen. Ich würde dir aber raten dich davor eingehend mit "der Natur des Spins", sowie in diesem Fall auch der speziellen Relativitätstheorie, Compton-Streuung und Energieniveaus von Elektronen in Atomen sowie der Linienbreite davon beschäftigt zu haben, es ist ein bisschen vertrackt (wenn auch gleichzeitig bestechend simpel, aber das sind jetzt Ansichtssache). In der Literatur ist es jedenfalls mittlerweile unstrittig, rechtshändige Neutrinos wurden nicht beobachtet. Die Frage ob sie existieren wenn/obwohl sie nicht beobachtbar (da nicht wechselwirkend) sind ist eher philosophischer Natur. (Editiert) --128.130.236.255 18:17, 21. Feb. 2018 (CET)

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