Astronomie - Bild des Tages - NASA

[Muzmuz]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

Hallo Muzmuz,

könntest Du mir bitte erklären, was diese afm-cantilvers b, c, d sind und welchen Zusammenhang es mit dem Casimir-Effekt gibt?
Da mich dieser Casimir-Efekt interessiert, würde ich Deine Antwort gerne verstehen...

LG, pispezi

hallo pispezi,

afm heißt atomic force microscopy (atomkraftmikroskopie), hat aber nichts mit kernspaltung oder sonstiger radioaktivität zu tun
anschaulich kann man sie als mini-plattenspieler bezeichnen
eine nadel, die an einem arm befestigt ist, wird über eine oberfläche gezogen, und die bewegungen, die diese feine nadel ausführt, werden in bildinformationen übersetzt
so bekommt man bilder mit auflösungen im nanometer-bereich
also viel mehr, als man mit lichtmikroskopie erreichen könnte

die cantilever (zu deutsch: ausleger) sind die dinger, an denen die feinen nadelspitzen befestigt sind
üblicherweise sind 6 ausleger (a, b, c, d, e und f) an einem chip befestigt
diese ausleger haben unterschiedliche größen und demnach unterschiedliche eigenschaften...je nachdem, welcher im moment gerade passt, den nimmt man
die anordnung der cantilever auf dem chip sind aber (zumindest wars bei mir so) immer gleich
an einer seite befindet sich cantilever A und an der anderen seite B bis F
A und B sind einfache balken, C-F sind zweiarmige, deren arme gleichschenkelige dreiecke bilden
an deren spitze befindet sich jeweils die feine nadel, deren spitzenradius meist etwa 10nm beträgt

die nadel streift (oft berührungsfrei) über die oberfläche und wird durch einen servo in konstantem abstand zu jener oberfläche gehalten
die detektion des abstandes nadel-oberfläche kann über die verbiegung des cantilevers detektiert werden, der auskunft über die stärke der kräfte zwischen cantilever und oberfläche gibt, wobei casimir-effekte hier mitwirken und stark abhängig von der distanz sind

was die kugel auf dem cantilever soll, weiß ich allerdings nicht
bei afm hätte sie dort nichts verloren

lg,
Muzmuz

 

[Muzmuz]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

ah, hab gerade durch die links nebst dem bild geguckt

bei diesem experiment ersetzt die kugel offensichtlich die bei der afm übliche nadel
metallisiert sind kugel und oberfläche wahrscheinlich, damit keine ladungsanziehung bzw -abstoßung die messungen beeinträchtigt

für mich erscheint die gemessene kraft nicht viel anders als die van-der-waals kraft, die schon lange bekannt ist
während man den zusammenhalt von wassermolekülen beispielsweise in einem tropfen auch mit elektrostatischer anziehung erklären kann, scheidet der ansatz bei benzin oder anderen apolaren substanzen aus

was an dem experiment prinzipiell "neu" ist, weiß ich nicht
vielleicht nur der ansatz, eine mikroskopische kraft als erklärung für makroskopische phänomene heran zu ziehen

interessant ist es jedenfalls

lg,
Muzmuz

 

[pispezi]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

hallo pispezi,

afm heißt atomic force microscopy (atomkraftmikroskopie), hat aber nichts mit kernspaltung oder sonstiger radioaktivität zu tun
anschaulich kann man sie als mini-plattenspieler bezeichnen
eine nadel, die an einem arm befestigt ist, wird über eine oberfläche gezogen, und die bewegungen, die diese feine nadel ausführt, werden in bildinformationen übersetzt
so bekommt man bilder mit auflösungen im nanometer-bereich
also viel mehr, als man mit lichtmikroskopie erreichen könnte

die cantilever (zu deutsch: ausleger) sind die dinger, an denen die feinen nadelspitzen befestigt sind
üblicherweise sind 6 ausleger (a, b, c, d, e und f) an einem chip befestigt
diese ausleger haben unterschiedliche größen und demnach unterschiedliche eigenschaften...je nachdem, welcher im moment gerade passt, den nimmt man
die anordnung der cantilever auf dem chip sind aber (zumindest wars bei mir so) immer gleich
an einer seite befindet sich cantilever A und an der anderen seite B bis F
A und B sind einfache balken, C-F sind zweiarmige, deren arme gleichschenkelige dreiecke bilden
an deren spitze befindet sich jeweils die feine nadel, deren spitzenradius meist etwa 10nm beträgt

die nadel streift (oft berührungsfrei) über die oberfläche und wird durch einen servo in konstantem abstand zu jener oberfläche gehalten
die detektion des abstandes nadel-oberfläche kann über die verbiegung des cantilevers detektiert werden, der auskunft über die stärke der kräfte zwischen cantilever und oberfläche gibt, wobei casimir-effekte hier mitwirken und stark abhängig von der distanz sind

was die kugel auf dem cantilever soll, weiß ich allerdings nicht
bei afm hätte sie dort nichts verloren

lg,
Muzmuz

Aaah, danke! Ich kenne die AFM als STM (Scanning Tunnel Microscopy), aber nur theoretisch.

Vielleicht hat man ja so ein Teil mit der Kugel darauf für eine Kraftmessung verwendet, um den Casimireffekt nachzuweisen (Kugelgewicht bekannt, Abweichung im UHV = Casimir?).

Recht interessant jedenfalls.

Danke nochmal,

LG, pispezi

 

[pispezi]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

ah, hab gerade durch die links nebst dem bild geguckt

bei diesem experiment ersetzt die kugel offensichtlich die bei der afm übliche nadel
metallisiert sind kugel und oberfläche wahrscheinlich, damit keine ladungsanziehung bzw -abstoßung die messungen beeinträchtigt

für mich erscheint die gemessene kraft nicht viel anders als die van-der-waals kraft, die schon lange bekannt ist
während man den zusammenhalt von wassermolekülen beispielsweise in einem tropfen auch mit elektrostatischer anziehung erklären kann, scheidet der ansatz bei benzin oder anderen apolaren substanzen aus

was an dem experiment prinzipiell "neu" ist, weiß ich nicht
vielleicht nur der ansatz, eine mikroskopische kraft als erklärung für makroskopische phänomene heran zu ziehen

interessant ist es jedenfalls

lg,
Muzmuz

Hallo Muzmuz,

also ich habe über den Casimireffekt mal gelesen, er sei durch gemessene Kraftwirkungen zwischen zwei sehr nahen Platten im UHV gefunden worden - und sei eben durch virtuelle Teilchenbildung ("Quantenschaum") im Vakuum zu erklären.

Du hast natürlich Recht: Wie soll man den Casimir-Effekt von den Van-der-Waals-Kräften unterscheiden? Vielleicht durch die Abstands-Abhängigkeit der letzteren, die anders wird, wenn die Platten sich sehr nahe kommen? Kann man die theoretische Abstandsabhängigkeit evtl. quantenmechanisch berechnen? Da bin ich nicht wissend genug...


LG,pispezi

 

[Muzmuz]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

hallo,

stm und afm unterscheiden sich in der theorie doch beträchtlich
stm benötigt leitende proben und spitzen, afm nicht
stm benötigt elektrische isolation zwischen spitze und probe, afm nicht
afm misst kraft, stm letztendlich einen stromfluss

beiden gleich ist aber, dass eine nadel über eine oberfläche gezogen wird

nach etwas herumlesen denke ich nun, dass die metallisierung der oberflächen neben vermeidung elektrostatischer effekt noch den sinn hat, dass die EM-felder möglichst gut reflektiert werden sollen, damit die casimir-kraft in erscheinung tritt

lg,
Muzmuz

 

[Muzmuz]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

soweit ich mitgekriegt habe, erklärt sich die casimir-kraft durch unterschiedliche strahlungsdrücke durch interferenz von strahlungsfeldern unterschiedlicher frequenzen

zwischen den spiegeln gibt es positive und negative interferenzen der dazwischen befindlichen strahlung
manche frequenzen verstärken sich (positive interferenz), manche schwächen sich ab (negative interferenz)
in summe überwiegt die abschwächung, was den strahlungsdruck zwischen den platten geringer als jenen außerhalb macht
daher überwiegen die äußeren kräfte, was die platten aneinander presst

je näher die platten einander kommen, desto mehr frequenzen interferieren (mit dem netto abschwächenden ergebnis), und desto mehr schwächt sich der strahlungsdruck zwischen den spiegeln ab, wodruch die "anziehende" kraft größer wird
warum aber gerade mit der 4.potenz des abstandes, könnte ich ad hoc nicht erklären, ist aber theoretisch plausibel herleitbar

lg,
Muzmuz

 

[pispezi]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

soweit ich mitgekriegt habe, erklärt sich die casimir-kraft durch unterschiedliche strahlungsdrücke durch interferenz von strahlungsfeldern unterschiedlicher frequenzen

zwischen den spiegeln gibt es positive und negative interferenzen der dazwischen befindlichen strahlung
manche frequenzen verstärken sich (positive interferenz), manche schwächen sich ab (negative interferenz)
in summe überwiegt die abschwächung, was den strahlungsdruck zwischen den platten geringer als jenen außerhalb macht
daher überwiegen die äußeren kräfte, was die platten aneinander presst

je näher die platten einander kommen, desto mehr frequenzen interferieren (mit dem netto abschwächenden ergebnis), und desto mehr schwächt sich der strahlungsdruck zwischen den spiegeln ab, wodruch die "anziehende" kraft größer wird
warum aber gerade mit der 4.potenz des abstandes, könnte ich ad hoc nicht erklären, ist aber theoretisch plausibel herleitbar

lg,
Muzmuz

Hmmm,auf was für Fragen man da so kommt:

Wo bleibt eigentlich im Vakuum die Energie, wenn z.B. zwei Laserstrahlen sich genau auslöschen? Ist das dann eine extrem langwellige Reststrahlung, die aus einer Ungenauigkeit der Interferenz stammt (so in dem Sinne: Die Ungenauigkeit der Interferenz hat einen Mindestbetrag, der mit h korreliert ist?).

Denn könnte man zwei Wellenzüge zur vollkommen exakten Auslöschung bringen, würde das doch den Energieerhaltungssatz verletzen...

LG, pispezi

 

[Muzmuz]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

hallo,

selbige frage habe ich mich auch schon mal gestellt
die interferenz ist aber ein räumlich begrenztes phänomen
stell dir 2 laserquellen vor, die einander gegenüber stehen
beide schicken strahlung gleicher wellenlänge aus
jetzt kanns passieren, dass sich die beiden gegenläufigen wellen bei
geeigneter phasenverschiebung auslöschen
das passiert aber nur im raum ZWISCHEN den beiden laserquellen
innerhalb der quellen ist das nicht mehr der fall
dort wird der strahl der jeweils anderen quelle entweder absorbiert, reflektiert, oder sonstwasiert
die energie geht nicht verloren
so ist es auch beispielsweise mit schall und gegenschall
die auslöschung findet nur in gewissen raumbereichen statt; dafür kommt es anderswo zur verstärkung
energetisch tut sich da insgesamt gar nichts

lg,
Muzmuz

 

[Reinhard70]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

hallo,

selbige frage habe ich mich auch schon mal gestellt
die interferenz ist aber ein räumlich begrenztes phänomen
stell dir 2 laserquellen vor, die einander gegenüber stehen
beide schicken strahlung gleicher wellenlänge aus
jetzt kanns passieren, dass sich die beiden gegenläufigen wellen bei
geeigneter phasenverschiebung auslöschen
das passiert aber nur im raum ZWISCHEN den beiden laserquellen
innerhalb der quellen ist das nicht mehr der fall
dort wird der strahl der jeweils anderen quelle entweder absorbiert, reflektiert, oder sonstwasiert
die energie geht nicht verloren
so ist es auch beispielsweise mit schall und gegenschall
die auslöschung findet nur in gewissen raumbereichen statt; dafür kommt es anderswo zur verstärkung
energetisch tut sich da insgesamt gar nichts

lg,
Muzmuz

Was passiert mit Schallwellen, mit Klangwellen, wenn sie sich so begegnen? Können sie das überhaupt?

Fragt - echt interessiert!
Reinhard

 

[pispezi]

AW: Astronomie - Bild des Tages - NASA

hallo,

selbige frage habe ich mich auch schon mal gestellt
die interferenz ist aber ein räumlich begrenztes phänomen
stell dir 2 laserquellen vor, die einander gegenüber stehen
beide schicken strahlung gleicher wellenlänge aus
jetzt kanns passieren, dass sich die beiden gegenläufigen wellen bei
geeigneter phasenverschiebung auslöschen
das passiert aber nur im raum ZWISCHEN den beiden laserquellen
innerhalb der quellen ist das nicht mehr der fall
dort wird der strahl der jeweils anderen quelle entweder absorbiert, reflektiert, oder sonstwasiert
die energie geht nicht verloren
so ist es auch beispielsweise mit schall und gegenschall
die auslöschung findet nur in gewissen raumbereichen statt; dafür kommt es anderswo zur verstärkung
energetisch tut sich da insgesamt gar nichts

lg,
Muzmuz

Hallo Muzmuz,

sorry, aber Deine Erklärung überzeugt mich nicht so recht:

Du kennst doch diese Laserexperimente mit den halbdurchlässigen Spiegeln.
Da kann man ja beliebig phasenverschobene Strahlenpaare "ineinander bringen" und dann in derselben Achse von beiden Quellen wegführen. Wenn ich nun in Ausbreitungsrichtung beider Strahlen einen Photodetektor (der heute auch einzelne Photonen messen kann) aufstelle, und die Phasenlage beider Halbstrahlen solange "tune", bis der Detektor nichts mehr misst:

Ist dann nicht totale Auslöschung gegeben? Und wenn wir das alles auf der ISS (im UUHV also) machen? Kann die Energie da irgendwie zu den resp. Quellen zurückkehren, wie Du anscheinend meinst? Oder wo geht sie hin?
Also wenn ich es wirklich schaffen sollte, den Detektor auf die Flatline zu drücken, hätte ich ein Problem mit dem Energiesatz.

Hmm, spannend, finde ich.

LG, pispezi