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THEMA: Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse

Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 15 Jan 2016 13:17 #2149

Hallo Zusammen,

ich stieß letzte Woche auf eine Frage, auf die ich im Augenblick noch keine hinreichende Antwort habe. Vielleicht weiß einer von euch mehr darüber.
Nachdem man am Cern 2012 erfolgreich das Higgsboson nachgewiesen hat, hat man ja auch den Beweis in Händen, daß es im ganzen Universum ein Feld gibt, das den Elementarteilchen ihre Masse verleiht. Jetzt haben wir im Standartmodell der Teilchenphysik drei Elementarteilchenfamilien. Familie 1 besteht aus den Teilchen, aus denen wir bestehen: up und down Quark, Elektron und Elektronneutrino. Familie 2: charme und strange, Myon und das Myonneutrino. Familie 3: bottom und top Quark , das Tau und das Tauneutrino. Diese Teilchenfamilien haben von Familie 1 hin zu Familie 3 einen enormen Massenzuwachs. Auch in den Familien selbst ist der Massenunterschied enorm. Die Neutrinos sind mit Abstand die leichtesten, gefolgt von Elektron und seinen Verwandten, dem Myon und dem Tau und dann mit Abstand am Schwersten die Quarks.
Auf welche Art und Weise verleiht jetzt das Higgsfeld diesen so unterschiedlichen Teilchen ihre Massen? Und warum gibt es überhaupt drei Familien und nicht zwei oder fünf?
Und wie entstehen in diesem Higgsmechanismus die Antiteilchen? Sorgt hier auch das Higgsfeld für die nötige Wechselwirkung oder ist dafür das Antihiggs zuständig? Gibt es das Anthiggsfeld überhaupt?
Ich werde es schon herausfinden, aber vielleicht könnt ihr mir ein bischen helfen.
Grüße
Thomas
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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 15 Jan 2016 22:14 #2159

Ich fürchte, dass manche Deiner Fragen derzeit niemand wirklich beantworten kann. Jetzt scheint z.B. ein zweites schwereres Higgs-Teilchen gerade im CERN gefunden zu werden. Wenn dem so ist, dann scheint der Mechanismus noch komplexer zu sein als gedacht.

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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 16 Jan 2016 09:53 #2160

1.) Das Higgsboson ist sein eigenes Antiteilchen - analog zum Photon
2.) Die unterschiedlichen Massen hängen an den unterschiedlichen Kopplungen an das Higgsfeld. Diese unterschiedlichen Kopplungskonstanten sind (bislang) freie Parameter des Standardmodells. Mit anderen Worten: Wir wissen es nicht.
3.) Antiteilchen besitzen zwar viele gegenteilige Eigenschaften, ihre Masse ist aber ebenfalls positiv - der Mechanismus ist also (hoffentlich) der selbe
4.) Dass es nur 3 Familien im Standardmodell geben kann, haben man theoretisch herleiten. Die Berechnungen der Herren Gaßner, Lesch und Arenhövel vor 10 Jahren stehen in unserem Downloadbereich unter "Higgsvakuumerwartungswert". Letztendlich geht es um den Temperaturverlauf (und die resultierenden Elementhäufigkeiten) des Universums, der im frühen Universum wesentlich von den Freiheitsgraden der relativistischen Teilchen abhängt. Mehr relativistische Teilchen hätten zuviele Freiheitsgrade beigetragen...
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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 16 Jan 2016 16:02 #2167

vielen Dank für die schnellen Antworten. Mich drückt noch eine Frage, die ich gerne nachschieben möchte.
Wenn dieses skalare Higgsfeld den Elementarteilchen ihre Masse verleiht und das offenbar über Kopplungskonstanten erfolgt, dann müssen diese Kopplungskonstanten mit einer extrem hohen Präzision ihre Arbeit verrichten, denn nur so kann ich mir erklären, warum beispielsweise alle Elektronen sich so gleich sind, gleicher geht es nicht. Sie alle haben die gleiche Elementarmasse und die gleiche Elementarladung. Das Higgs ist jetzt aber lediglich für die Masse (=Ruheenergie) zuständig. Kann man sich ein weiteres Feld vorstellen, das für die Ladungen zuständig ist, also für die Drittelladungen der Quarks und die Elementarladung der Elektronen. Woher weiß man, daß das Higgs nur für die Masse zuständig sein kann und nicht auch für weitere Eigenschaften der ET.
Ein wenig weiter gedacht kommt man dann gleich zu noch einer Frage: Wieso wachsen die Massen der Elementarteilchen mit aufsteigender Familienzahl, die Ladungen wachsen aber nicht mit. Ein Myon ist 200 mal schwerer wie ein Elektron trägt aber auch nur eine einfache negative Elementarladung und das Tau ist nochmal schwerer und auch da nur eine Elementarladung.
Grüße
Thomas
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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 16 Jan 2016 19:01 #2170

Puh... das ist ein weites Feld und führt tief in die Quantenfeldtheorie (QFT). Zudem muss ich noch den Vortrag für das Planetarium Nürnberg am Dienstag vorbereiten...
Aber zumindest kurz: Im Rahmen der QFT kann man auch die Elementarladung als Kopplungskonstante ausdrücken (zugehörig der elektromagnetischen Wechselwirkung). Diese Kopplung ist allerdings energieabhängig. Demnach nimmt die Elementarladung mit steigender Energie zu, d.h. die Wechselwirkung wird stärker und Teilchenreaktionen werden wahrscheinlicher. Das Higgsfeld spielt hier insofern eine tragende Rolle, als sein spontaner Symmetriebruch die elektromagnetische Wechselwirkung als effektive Wechselwirkung zurücklässt. Oberhalb dieser Energieskala treten anstelle des Elektromagnetismus mit der Elementarladung die elektroschwache Wechselwirkung mit der schwachen Hyperladung und dem schwachen Isospin. Wie gesagt - das führt tief in die QFT...
Letztendlich ist die Beschreibung der Welt durch Felder auch nur ein Modell. Die Kopplungskonstanten müssen natürlich präzise zu Werke gehen, damit identische Elektronen am Ende herausschauen, das trifft aber auf alle anderen Erklärungsmodelle gleichermaßen zu...

Ladung und Masse sind jedenfalls nicht insofern korreliert, als dass große Massen große Ladung implizierten. Noch verstehen wir nicht genug über die Welt des Allerkleinsten, deshalb hat das Standardmodell leider noch viele freie Parameter.
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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 04 Feb 2016 15:40 #2435

Josef M. Gaßner schrieb: Ladung und Masse sind jedenfalls nicht insofern korreliert, als dass große Massen große Ladung implizierten. Noch verstehen wir nicht genug über die Welt des Allerkleinsten, deshalb hat das Standardmodell leider noch viele freie Parameter.


Aber es ist schon davon auszugehen, dass sich Masse aus Ladung "entwickelt"? Oder es einen, wie auch immer gearteten, Zusammenhang gibt?

Ich hatte an anderer Stelle gefragt, ob man den Raum noch braucht, wenn man ein Higgs-Feld hat - oder andersrum.
Meine Frage zielte darauf ab, das HF von der RZ zu trennen. Also, wie ich schon fragte: Wo reagiert der Raum, aber das HF nicht? Warum kann das "HF" nicht als Eigenschaft des Raumes angesehen werden? Ich will dabei das HF garnicht anzweifeln, suche nur neue Denkansätze.
Ich stelle mir eine Eigenschaft (HF) vor, eingebettet in eine Eigenschaft (RZ). Wie reagiert das HF auf Dehnung? Verformt das HF den Raum, oder tun es die Teilchen, denen es Masse verleiht? Macht das überhaupt einen Unterschied?
An anderer Stelle habe ich gelesen (nachdem ich sowas gesucht hatte :) ), das HF sei "ein See schwacher Ladung". Könnte daraus ein "elektroschwaches Magnetfeld" entstehen, falls sich dieser "See", warum auch immer, irgendwie, "im Kreis bewegt"? Können unterschiedliche "Polungen" entstehen, wenn dieser "See schwacher Ladung" sich "verdreht"? Vllt kann man erahnen, worauf ich hinaus will? Um weitere Begriffe aus dieser Ecke zu bemühen: haben Raum oder HF eine "Spannung"? Könnte es "Kondensatoren" geben? Da wird viel, aus Unwissenheit geformter, Unsinn dabei sein, aber vor dem Hintergrund einer anderen Betrachtung vllt auch eine "Möglichkeit". Was, wenn man das HF verstünde als 1 parallel zu sich selbst stehendes Feld, getrennt durch den Raum? Wäre da zB irgendwo ein "Widerstand" zu konstruieren?
:side:

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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 04 Feb 2016 18:09 #2450

Skandhas schrieb: Aber es ist schon davon auszugehen, dass sich Masse aus Ladung "entwickelt"? Oder es einen, wie auch immer gearteten, Zusammenhang gibt?


Es gibt ungeladene Teilchen, die eine Ruhemasse haben. Elektronen, Myonen und Tauonen haben die selbe Ladung, aber stark unterschiedliche Massen. Dies spricht denke ich deutlich dagegen, dass sich Masse aus Ladung entwickelt.

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Wie verleiht das Higgsfeld den Elementarteilchen Masse 05 Feb 2016 19:26 #2510

ich fürchte wir brauchen ein bisschen mehr GEV in unseren beschleunigern um das zu beantworten, wir warten es einfach mal ab.
der nächste beschleuniger ist ja schon in planung.

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