07. Das Wasserstoffatom

Ein Wasserstoffatom ist ein Kombinationsobjekt aus einem Proton und einem Elektron. In der Summe ist ein Wasserstoffatom elektrisch neutral, aber nicht in der Realität, denn es besteht nach wie vor aus zwei Elementarladungen. Das Wasserstoffatom bindet sich freiwillig an ein zweites Wasserstoffatom, das liegt daran, dass das Elektron nicht überall gleichzeitig sein kann. Daher ist eine Seite des Wasserstoffatoms immer etwas mehr vom Proton dominiert. Diese Ungleichheit führt dazu, dass ein anderes Wasserstoffatom angezogen wird, deshalb bildet sich das Wasserstoffmolekül H2. Durch Resonanz entsteht ein stabiles, dynamisches Kombinations-Objekt aus zwei Protonen und zwei Elektronen. Meiner Ansicht nach scheint es sich rein auf die Geometrie zu beschränken, ob ein Atom stabil oder radioaktiv ist. H2 könnte man durch einen Tetraeder beschreiben. Helium besteht aus 4 Protonen und 4 Elektronen, wobei nach außen hin nur 2 Elektronen bzw. 2 Protonen "sichtbar" sind. Was wir als Neutron bezeichnen ist nur ein Elektron und ein Proton. Ein Atom stellt ein dynamisches Objekt dar.

Pentacen sichtbar gemacht, alles nur durch die EM-WW.

06. Worum geht's hier eigentlich?

In Anlehnung an meinen Lieblingsfilm Zurück in die Zukunft - die angemessene Frage lautet: Was ist ein Objekt?

Ein Objekt besitzt physikalische Eigenschaften, man kann seine Lokation (örtlicher Bezug zu anderen Objekten) angeben und es existiert. Das Unterscheidet ein Objekt dramatisch von einem Konzept. Konzepte, wie z.B. Schwarzen Loch, Gott, Liebe, Glück oder Neutronenstern existieren nicht in der Realität, man kann keinen Ort angeben wo man Liebe findet. Eine Aussage über die Temperatur eines Schwarzen Lochs zu machen, ist physikalisch bedeutungslos. Nur Objekte existieren in der Realität. Das Universum ist die Summe aller Objekte. Darüber sollte man länger nachdenken, weil das eminent wichtig ist. Und man muss sich klar werden, dass die einzigen Objekte im Universum klitzekleine Elementarladungen sind. Elektronen und Protonen sind alles was übrig bleibt, wenn man ganz genau hin schaut. Die elektromagnetische Wechselwirkung beschreibt die Interaktion zwischen den Elementarladungen. Man kann die mathematischen Gleichungen ruhig bei Seite lassen, es geht darum, dass man versteht, dass sich Elektronen gegenseitig Abstoßen und Protonen ebenfalls gegenseitig abstoßen. Protonen und Elektronen ziehen sich gegenseitig an. Diese Anziehung führt zur Atombildung.

Sehenswertes Youtube-Video zum Thema: Definitionen

05. Aus was besteht Materie?

  • Aus Atomen natürlich!
  • Und aus was bestehen Atome? Aus Protonen und Elektronen, wie das Wasserstoffatom eben.
  • Und aus was besteht ein Proton? Angeblich aus Quarks, sagt die aktuelle Lehrmeinung.
  • Und aus was besteht ein Elektron? Ein Elektron besteht aus Elektron und ist nicht weiter teilbar.
  • Und was ist mit Neutronen? Ach ja, Neutronen werden ja bei Elementen höher als Wasserstoff benötigt, um die gigantische Coulomb-Abstoßung zwischen den Protonen zu neutralisieren. Nach dem Standard-Modell bestehen Neutronen auch aus 3 Quarks und zwar UDD, aus zwei Down-Quarks und einem Up-Quark. Ein Proton UUD, besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark.

Es gibt nur ein Problem bei diesem mathematischen Konzept. Neutronen sind instabil und zerfallen zu einem Proton und einem Elektron. Da ein Elektron nicht aus Quarks besteht, sich aber das Proton vom Neutron durch ein Up-Quark anstatt eines Down-Quarks unterscheidet, liegt der Gedanke nahe, dass das Elektron im zweiten Down-Quark des Neutrons steckte bevor es zum Proton und Elektron zerfiel. Aber ein Elektron besteht nicht aus Quarks. Um dieses Paradoxon zu lösen bediene man sich der einstein'schen Formel E=m*c² und behaupte das Elektron ist aus Energie entstanden, die beim Zerfall frei wurde. Genial, aber nicht logisch!

Was wir über Beobachtungstatsachen wirklich als gesichertes Wissen betrachten können, ist die Existenz von Elektronen und Protonen. Beide Spezies tragen die Elementarladung, ich sage, sie sind die Elementarladung. Noch nicht abschließend geklärt ist die Tatsache, dass Protonen und Elektronen unterschiedliche Ladung aufweisen, d.h. sie werden in einem elektrischen oder magnetischen Feld in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt.

Ein Neutron ist ein Kombinations-Objekt bestehend aus einem Proton und einem Elektron - es besteht aus zwei Elementarladungen.

04. Das mathematische Konzept "Schwarzes Loch"

Ein Schwarzes Loch ist der gedachte Körper, der eine Masse enthält, aber so stark verdichtet wurde, dass die Fallbeschleunigung an der Oberfläche des gedachten Objekts, der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Dadurch wird das Schwarze Loch unsichtbar und kann durch nichts entdeckt werden, weil keine Information das Schwarze Loch verlassen kann. Der sog. Schwarzschild-Radius oder auch Ereignis-Horizont genannt, gibt die Größe vor, ab der die Fallbeschleunigung der Lichtgeschwindigkeit gleicht.

Wir müssen festhalten, dass das Schwarze Loch in unsere Milchstraße nur ein mathematisches Konzept ist, um die Sternenbewegungen weiterhin mit der Gravitations-Gleichung beschreiben zu können. Aus der Realität wissen wir, dass sich Materie nicht zusammenpressen lässt. Weiter wissen wir, dass dafür die Coulomb-Abstoßung (EM-WW) verantwortlich ist. Außerdem wissen wir, dass rein rechnerisch die EM-WW etwa 10^36-mal stärker als die Gravitationskraft wirkt. Man darf jetzt nicht den Fehler machen und 10^36-fach zu unterschätzen. Ein Mol eines Stoffes enthält etwa 6,022*10^23 Teilchen, d.h. 1 Mol atomarer Wasserstoff wiegt 1 g und besteht aus 6,022*10^23 Wasserstoffatomen. 10^36 sind etwa 10^12 Mol eines Stoffes, bei atomarem Wasserstoff würde das 1 Millionen Tonnen entsprechen. 1 Millionen Tonnen an Wasserstoffatomen würden die gleiche Kraftwirkung durch Schwerkraft ausüben, wie ein einziges Proton (Wasserstoffatomkern) an EM-WW. Es wird Zeit sich mit dem Gedanken anzufreunden, dass die Gravitationskraft nur eine Nebenwirkung der elektromagnetischen Wechselwirkung ist.

Auf Youtube hat ThunderboltsProject eine äußerst sehenswerte Präsentation von Stephen Crothers zum Thema "Black Holes & Relativity":

Teil 1: STEPHEN CROTHERS: Black Holes & Relativity, Part One | EU 2013

Teil 2: STEPHEN CROTHERS: Black Holes & Relativity, Part Two | EU 2013