In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

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Krampfader
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In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#1

Beitrag von Krampfader » Fr 20. Jul 2018, 08:15

Schönen Guten Morgen!

Eines Tages werden sie uns belächeln, belächeln wie wir krampfhaft versucht haben oberflächlich via Kurzwelle und atmosphärischen Reflexionen über den halben Erdball zu kommunizieren. Dabei ginge es ja auch auf direktem Weg, sprich hindurch durch Stein und Fels, ja sogar hindurch den ganzen Planten mit seinem glühenden Eisenkern.

Bild
Quelle: http://www.rochester.edu/news/show.php?id=4022

Das Zauberwort nennt sich Neutrino. Neutrinos sind winzige, lichtschnelle Teilchen welche Materie mühelos durchdringen, sie stoßen dabei nur ganz ganz selten mit den Bausteinen unserer Materie zusammen (man kann sich das so vorstellen wie wenn man eine Gewehrkugel durch einen weit verstreuten Mückenschwarm hindurch jagt). Noch sind die Anlagen dafür rieeesig, in ferner Zukunft wären aber derartige Kommunikationsanlagen vorstellbar, z.B. in getauchten Atom-U-Booten ...

Siehe: http://scienceblogs.de/astrodicticum-si ... neutrinos/

Wir befinden uns derzeit also quasi noch immer auf dem Stand von Marconi ;)

Grüße

Andreas

PS: jede Sekunde durchschlagen 70 Milliarden Neutrinos jeden Quadratzentimeter unserer Haut (und in weiterer Folge unseren Körper, ja sogar unseren ganzen Planeten), siehe: https://www.spektrum.de/astrowissen/lexdt_n.html
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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#2

Beitrag von Toni P. » Fr 20. Jul 2018, 09:14

Danke für die Links Andreas. Auf dem Gebiet hat die Forschung zuletzt einiges an Aufwand betrieben. Leider allerdings auch keine wirkliche Sensation gebracht, z.B. die Geschwindigkeit dieser Teilchen. Fast möchte man bezweifeln, dass sich in naher Zukunft etwas Grundlegendes bewegt.

Bis dahin finde ich es immer wieder erstaunlich was man mit ein paar Meter Draht und ein bißchen Wissen zu der Ausbreitung von Funkwellen bewerkstelligen kann. :D

Beste Grüße zu Dir

Anton

:tup:

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#3

Beitrag von guglielmo » Fr 20. Jul 2018, 14:11

Forschern der University of Rochester und North Carolina State University ist es 2012 zum ersten Mal gelungen, eine Nachricht mit Hilfe von Neutrinos durch feste Materie zu senden. Ein Protonenbeschleuniger erzeugte einen Neutrinostrahl, welcher 100 Meter unter der Erde von einem Neutrinodetektor erfasst wurde.

Quelle:https://de.wikipedia.org/wiki/Neutrino#Anwendung

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DocEmmettBrown
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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#4

Beitrag von DocEmmettBrown » Fr 20. Jul 2018, 16:28

Wenn es soweit ist, wird für den AFu ohnehin nichts mehr überbleiben, weil die Powerline- Neutrinoline-Communication-Industrie uns vermutlich mit Neutrino-Smog zuschütten und sich das "Neutrinoband" reservieren wird. ;)

Aber im Ernst: Mal abwarten, was dabei herauskommt. Neutrinos kenne ich schon länger, aber daß man damit funken könnte, liest sich ganz interessant.

73 de Daniel

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#5

Beitrag von guglielmo » Mo 23. Jul 2018, 10:57

Neutrinos an sich sind für das Funken ziemlich ungeeignet. Da sie elektrisch Neutral sind, treten sie mit elektromagnetischen Kräften nicht in Wechselwirkung. Die Wahrscheinlichkeit, das sie mit Materieteilchen wie Protonen in Wechselwirkung treten ist gering. Daher muss man ihnen schon viele Stoßpartner anbieten, damit überhaupt etwas passiert. Häufig sind dies Wassertanks. Wechselwirkt ein Neutrino tatsächlich mal mit einem Proton eines Wassermoleküls entsteht ein Neutron und ein Positron, ein Teilchen was wie die Neutrinos und Elektronen auch zu den Leptonen zählt. Das Positron lebt nur kurze Zeit und vernichtet sich zusammen mit einem Elektron in der Umgebung unter Abgabe zweier senkrecht aufeinander stehender charakteristischer Gammaquanten. Das detektieren dieser Gammaquanten mit einer Energie von ca. zweimal 512 MeV ist ein Hinweis auf ein eingefangenes Neutrino. Die Erzeugung kann durch einen Strahl beschleunigter Protonen passieren. Der Strahl wird magnetisch fokussiert und auf einen Target (z.B. Metallplatte) geschossen. Hierbei werden viele, zum Teil elektrisch geladene Teilchen erzeugt, die ihrerseit zerfallen und dabei auch Neutrinos abgeben. Der Strahl elektrisch geladener Sekundärteilchen wird auf der Zerfallsstrecke ebenfalls magentisch fokussiert um so etwas wie einen Neutrinostrahl zu bekommen. Um einen möglichst hochreinen Neutrinostrahl zu erhalten werden in den Teilchenstrahl massive Absorberplatten gestellt. Also alles sehr Aufwändig. Ich sehe nicht das man daraus in naher Zukunft einen Neutrinotransciever für den Mobilfunk bauen kann.

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#6

Beitrag von Krampfader » Mo 23. Jul 2018, 23:19

guglielmo hat geschrieben:
Mo 23. Jul 2018, 10:57
Ich sehe nicht das man daraus in naher Zukunft einen Neutrinotransciever für den Mobilfunk bauen kann.
In naher bestimmt nicht, wenn dann in ferner, ferner Zukunft (falls es uns dann überhaupt noch gibt bzw. falls es dann noch funktionierende Gesellschaften gibt welche nicht nur ums nackte Überleben kämpfen, Thema Erderwärmung)

Und selbst wenn dann wird das bestimmt nichts für den biederen Funker im Kämmerlein sondern eher was für Militär und/oder Raumfahrt (getauchte U-Boote, Stationen auf der Rückseite des Mondes, etc ...)

Genau so interessant ist ja die Kommunikation mittels verschränkter Teilchen, da sind ja die Leute bei uns hier in Wien rund um Anton Zeilinger führend, Reichweitenrekord 1.200km, siehe: https://derstandard.at/2000059364211/Du ... munikation

Grüße

Andreas
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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#7

Beitrag von Krampfader » Mi 25. Jul 2018, 09:52

Ein weiteres Interessantes Thema, hat jetzt aber nicht unmittelbar mit Kommunikation zu tun, ist aber trotzdem hochinteressant und zeigt aus was Materie eigentlich aufgebaut ist: Weltrekord, Molekül aus 810 Atomen geht durch Doppelspalt!, siehe: https://science.orf.at/stories/2841774/

Vereinfacht ausgedrückt: das riesige Molekül entmaterialisiert sich kurz vor dem Doppelspalt in eine Welle, geht als Welle (sprich als reine Energie) gleichzeitig durch zwei voneinander getrennte Spalte hindurch und materialisiert sich unmittelbar nach den beiden Spalten wieder zu einem einzigen dicken Brocken Materie ... mit unserem Verstand ist dies nicht zu erfassen, selbst für Physiker nicht, die wissen auch nur dass dies eben so ist ...

Grüße

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#8

Beitrag von guglielmo » Do 26. Jul 2018, 10:10

Die Welt des Mikrokosmos ist mit den Bildern und Erfahrungen aus dem Makrokosmos nicht zu erfassen. Jeder Versuch unsere Vorstellungen aus unserer Erfahrungswelt zu Rate zu ziehen schlägt letztlich fehl und mündet in Wiedersprüchen. Misst man nämlich direkt am Spalt so kollabiert die besagte Welle. Das Teilchen entscheidet sich durch welchen Spalt es gehen will. Hierbei bricht auch die Interferenz hinter dem Doppelspalt zusammen. Lässt man hingegen mit starker zeitlicher Differenz einzelne Materieteilchen durch den Spalt laufen, so entsteht ein Interferenzmuster. Dies wird als Hinweis dafür genommen, das jedes Teilchen mit sich selber interferiert. Es läuft als Materiewelle durch beide Spalte. Stellt man nun hinter dem Doppelspalt einen Schirm aus Teilchendetektoren so kollabiert die Welle und das Teilchen trifft an einer Stelle auf den Schirm. Passiert dies mit vielen Teilchen nacheinander entstehlt dieses Typische Muster der Wellenüberlagerung (Interferenz). Diese Phänomene haben zur Quantenphysik geführt, die usrprünglich nur als Hilfskonstrukt gedacht war, sich aber zu einer sehr präzisen und nützlichen Disziplin entwickelt hat. Mathematisch wird die Materie in Form von Räumen beschrieben in denen Materiewellen existieren. Das Quadrat der Werte der Wellenfunktion beschreibt für jeden Raumpunkt die Aufenthalts-wahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Teilchen. Diese Wahrscheinlichkeitsgebilde können sich zeitlich verändern und fließen. Dieser Ansatz wird auch als Kopenhagener Deutung bezeichnet. Sie stammt u.a. von Bohr, Born und Heisenberg.

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#9

Beitrag von Krampfader » Do 26. Jul 2018, 12:29

Danke Guglielmo für Deine Zusammenfassung. Ich kann dem folgen, auch wenn ich es nicht verstehe.

Materie besteht nicht aus Materie. Nimmt man Materie jegliche Wechselwirkung (z.B. im Hochvakuum) dann entmaterialisiert sie sich und geht in den Zustand reiner Energie über, sprich sie verwandelt sich in Materiewellen.
Oder anders herum: Materie manifestiert sich erst sobald sie mit irgendetwas wechselwirkt (und seien es lediglich Photonen) ... Materie ist in seiner körperlichen Form also nichts anderes als auskondensierte, gestockte Energie ...

Einstein hat dies vor 100 Jahren in der berühmtesten Formel der Welt niedergeschrieben: E = m.c2

Wieviel Energie in Materie steckt kann man sich kaum vorstellen. Bei der Atombombe von Hiroschima wurde lediglich 1 Gramm (!) Uran in reine Energie umgewandelt (1 Gramm Massendefekt), mit all seinen schrecklichen Fogen. Die restlichen paar kg Uran wurden pulverisiert, verdampft (und teilweise auch in strahlende Isotope verwandelt) und verseuchten dadurch ein großes Gebiet auf Jahrzehnte ...

Grüße

Andreas
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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#10

Beitrag von guglielmo » Do 26. Jul 2018, 14:26

Ich selber bin kein Theoretischer Physiker und noch nicht mal Experimentalphysiker. Ich bin ursprünglich ausgebildet Geräte für physikalische Experimente zu entwicklen oder physikalische Techologien vom Labor in die Industrie zu bringen. Mein theoretische Background ist beschränkt. Dennoch versuche ich mal eine Beschreibung aber lasse mich gerne korrigieren.

Wenn Energie "kondensiert" entstehen Elementarteilchen aus normaler Materie und gleichzeitig ihre Gegenstücke aus Antimaterie. Bestimmte Erhaltungssätze, wie z.B. die Ladungserhaltung, erzwingen dies. So kann aus einem Gammaquant mit einer Energie > 1024 MeV ein Elektron-Positron Pärchen entstehen. Nicht jedoch aus einem Gammaquant mit ca. 512 MeV ein einzelnen Elektron oder Positron. Bei noch viel höherer Energie auch Proton und Antiproton. Die entstandene Materie zerstrahlt wenn sie auf Antimaterie trifft. Sonst ist sie relativ stabil, auch im Hochvakuum. Man muss allerdings hier wieder differenzieren. Protonen und Neutronen zählen zu den Hadronen. Schaut man genauer hin, bestehen diese aus noch kleineren Teilchen den Quarks. Die Quarks existieren nicht alleine sondern nur im Verbund mit anderen Quarks. Verbunden sind diese durch die starken Wechselwirkungskräfte. Die Austauschteilchen nennt man Gluonen. Wichtig ist hierbei, das z.B. ein Neutron in ein Proton plus Elektron plus Neutrino zerfallen kann. So lebt ein freies Neutrino im Mittel ca. 15 Minuten bis es zerfällt. Das so entstandene Proton ist nach dem sog. Standardmodell stabil. Allerdings geht man heute davon aus, das Protonen auch wieder in Neutronen plus weitere Teilchen zurück zerfallen können. Das allerdings mit einer sehr großen Halbwertszeit von mehr als 10^31 Jahren.

So haben wir es laut Standardmodell mit Materie, Anitimaterie und Energie zu tun. Vielleicht noch künftig zu berücksichtigen die ominöse dunkle Materie und dunkle Energie. Nur durch sie ließen sich bestimmte Beobachtungen aus der Astrophysik erklären.

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#11

Beitrag von guglielmo » Do 26. Jul 2018, 15:32

Korrektur:
Falscher Satz: " So lebt ein freies Neutrino im Mittel ca. 15 Minuten bis es zerfällt."
Richtiger Satz: " So lebt ein freies Neutron im Mittel ca. 15 Minuten bis es zerfällt."

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#12

Beitrag von Krampfader » Do 26. Jul 2018, 17:45

In folgendem kurzen Video wird sehr schön erklärt dass Materie eben nicht aus Materie besteht: https://youtu.be/BZYoNTyhBFs

Faszinierend!

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Re: In ferner Zukunft: Kommunikation mitten durch die Erdkugel hindurch ...

#13

Beitrag von Krampfader » Fr 27. Jul 2018, 07:48

guglielmo hat geschrieben:
Do 26. Jul 2018, 14:26
So haben wir es laut Standardmodell mit Materie, Anitimaterie und Energie zu tun. Vielleicht noch künftig zu berücksichtigen die ominöse dunkle Materie und dunkle Energie. Nur durch sie ließen sich bestimmte Beobachtungen aus der Astrophysik erklären.
Hier ein anschauliches Diagramm zum Thema "Dunkle Materie" und "Dunkle Energie":

Bild
Quelle: http://www.mgvoss.de/115.html

Unser Universum besteht lediglich aus 5% sichtbarer, normaler Materie so wie wir sie kennen, sprich Sterne, Planeten, Gas und Staub (Baryonen). Die restlichen 95% sind großteils "Dunkle Materie" und "Dunkle Energie". In beiden Fällen tappt die Wissenschaft noch völlig im Dunklen (obwohl mit großem Aufwand verzweifelt versucht wird deren Geheimnis zu entschlüsseln). Es ist ähnlich wie in der Welt des Allerkleinsten, manche Phänomene lassen sich eben nur durch das Vorhandensein dieser beiden, das ganze Universum dominierenden Kräfte erklären ...

Grüße

Andreas
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