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Unterschiedliche Massen der Partikel durch Higgs-Feld 10 05. 2020 12:28 #68677

Soweit ich das verstanden habe wurde das Higgs-Feld überhaupt nur eingeführt weil Elementarteilchen laut Theorie keine Masse haben sollten, das Higgs-Feld verleiht ihnen aber Masse. Die Unterschiede in der Masse unterschiedlicher Partikel im Standard-Modell besteht darin, dass die Teilchen unterschiedlich stark mit dem Higgs-Feld interagieren.

Davon abgesehen haben zusammengesetzt Partikel aber auch eine Masse, die von ihrer Bindungsenergie abhängig ist. Die Masse von Protonen ist viel größer als die von den zwei Up- und dem einen Down-Quark, aus denen es besteht. Die Masse eines Eisen-56 Atoms dagegen ist geringer als die von 26 Protonen, 26 Elektronen und 30 Neutronen*

Wie kommen die unterschiedlichen Massen der Partikel also zustande? Es muss doch irgendeine Eigenschaft der Partikel oder der jeweiligen Quantenfelder geben, die bestimmt, wie stark sie mit dem Higgs-Feld interagieren. Die Masse selbst ist ja nur ein Resultat dieser Interaktion, die Partikel haben an und für sich keine Masse.



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Unterschiedliche Massen der Partikel durch Higgs-Feld 10 05. 2020 15:40 #68679

Man sollte im Zusammenhang mit der Masse von Elementarteilchen nicht das Wort "Bindungsenergie" in den Mund nehmen, die ist nämlich negativ, und wird (positiv) frei, wenn die Bindung eingegangen wird. Die Energie / Masse der Elementarteilchen stammt hingegen von kinetischer Energie sowie Energie der positiven Potentiale, zB Ladungsenergie.

Diese negative Bindungsenergie B ist auch die Antwort auf Deine Frage nach den unterschiedlichen Massen zusammengesetzter Teilchen. Das zusammengestzte Teilchen ist die Summe der Einzelteilezzgl die negative Bindungsenergie (oder abzüglch der frei werdenden positiven Bindungsenergie) M¹+M²+M³+B<M¹+M²+M³.

Das ist, wie beim Potential die potentielle Energie V als negativ betrachtet wird, wenn sie abgegeben wurde. E = M+V mit V<0 oder wenn sie in kinetische Energie T verwandelt wurde -V=T oder allgemein E=M+V+T.

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Unterschiedliche Massen der Partikel durch Higgs-Feld 10 05. 2020 17:06 #68684

Da habe ich mich wohl falsch ausgedrückt. Das mit den zusammengesetzten Teilchen habe ich nur aufgeführt, weil es bei denen ja nachvollziehbar ist, woher die Masse kommt.

Das komische ist doch: Es heißt immer, dass die ganzen Teilchen im Grunde keine Masse haben, aber es durch das Higgs-Feld so erscheint, als hätten sie Masse. Ein Photon interagiert überhaupt nicht mit dem Higgs-Feld, ein Neutrino kaum, ein Z-Boson oder ein Top-Quark ist ein Mords-Trümmer. Wenn sie also an und für sich keine Masse habe, wie kommen dann die unterschiedlichen scheinbaren Massen zustande? Welche Eigenschaft unterscheidet die Teilchen bei der Interaktion mit dem Higgs-Feld?

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Unterschiedliche Massen der Partikel durch Higgs-Feld 16 05. 2020 12:59 #68841

  • Lulu
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Das Higgsfeld wurde nicht zu dem Zwecke erfunden, zu erklären, warum Teilchen eine Masse haben. Schon gar nicht, um zu erklären, warum sie verschiedene Massen haben.
Die Erfindung des Higgsfeldes war ein mathematischer Trick, um den Physikern aus einem Dilemma zu helfen, in das sie dadurch geraten waren, dass sich bei ihnen durch den großen Erfolg der Quantenelektrodynamik die Überzeugung durchgesetzt hatte, diese müsste als Blaupause zur mathematischen Behandlung auch der anderen Wechselwirkungen dienen.

Dabei störten die Massen der Elementarteilchen, insbesondere bei der schwachen Wechselwirkung.
Um hier das Kraftfeld nach dem Vorbild der Quantenelektrodynamik zu beschreiben, muss es masselos sein, sonst wird die Eichsymmetrie verletzt.
Andererseits weiß man aus der empirisch kurzen Reichweite der schwachen Wechselwirkung, dass das Kraftfeld Masse haben muss.

Die naheliegende Idee, und zwar so naheliegend, dass nicht nur Herr Higgs darauf kam, sondern unabhängig voneinander rund ein halbes Dutzend Physiker, auch wenn dann alles an Peter Higgs kleben blieb als dem Namensgeber von Higgsfeld, Higgsboson und Higgsmechanismus, war die:
Wir arbeiten einfach mit zwei Feldern, eines mit dem die Wechselwirkung mit masselosen Teilchen beschrieben werden kann, und eines, in das die wegen der geforderten Eichsymmetrie lästige Eigenschaft der Teilchen, Masse zu haben, outgesourced wird. Das Higgsfeld ist also sowas wie die bad bank der Teilchenphysik.

Für eine Erklärung der unterschiedlichen Teilchenmassen bietet das Higgsfeld nicht mal den Ansatz eines Ansatzes. Es bietet auch keine Erklärung dafür, dass das Higgsboson selbst Masse hat, denn diese kann nicht auf Interaktion mit dem Higgsfeld beruhen.

Wer disen Stand der Dinge in der Teilchenphysik nun als sehr unbefriedigend empfindet und Zweifel daran hegt, ob das mit dem Higgsfeld nun wirklich eine so gute Idee war, der befindet sich in allerbester geistiger Gesellschaft, nämlich in meiner.

Gruß,
Lulu

Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)
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Wer mit hinreichendem Denkvermögen analysieren könnte, unter welchen Bedingungen die Erfahrung überhaupt möglich ist, der müsste zeigen können, dass aus den Bedingungen bereits alle allgemeinen Gesetze der Physik folgen. Die so herleitbare Physik wäre gerade die vermutete einheitliche Physik. (Carl Friedrich von Weizsäcker, 1967)

Unterschiedliche Massen der Partikel durch Higgs-Feld 16 05. 2020 15:02 #68844

Lulu schrieb:
Wer diesen Stand der Dinge in der Teilchenphysik nun als sehr unbefriedigend empfindet und Zweifel daran hegt, ob das mit dem Higgsfeld nun wirklich eine so gute Idee war, der befindet sich in allerbester geistiger Gesellschaft, nämlich in meiner.


Folgender Link stammt von jemanden, der sich nicht in deiner besten Gesellschaft befindet. Die Wahrscheinlichkeit, dass er eines Tages in deine beste Gesellschaft wechselt, ist jedoch zumindest genauso groß wie umgekehrt. Er schreibt nämlich auf Seite 2 folgendes:

Zitat Martin Bäcker:
"Das sind alles Fragen, die man nur mithilfe der mathematischen Formulierung der Theorie beantworten kann."

Diese Aussage stützt sich auf kein Fundament, denn auch wenn hinter jeder Realität eine richtige Mathematik steckt, muss nicht hinter jeder richtigen Mathematik zwingend eine Realität stecken. Das heißt, man muss schon zuerst verstehen und erst dann kann man mithilfe der Mathematik errechnen, ob das verstandene richtig ist bzw. nicht falsch sein muss. Umgekehrt funktioniert das nicht. Man kann nicht etwas errechnen und dann annehmen, aufgrund des Rechenergebnisses muss das zwingend die Realität sein und man braucht jetzt nur mehr diese Realität zu verstehen.

Auf Seite 3 + 4 geht er eh auf diese Problematik ein, was jedoch (meiner Meinung nach) nur mehr ein vergeblicher Versuch ist, mit einem um-den-Brei-herumreden seinen Standpunkt zu verteidigen.

scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012...eilchen-verstehen/1/
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