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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 31 01. 2020 22:03 #64717

Bis heute habe ich immer geglaubt, ich hätte den Symmertriebruch des Higgsfeldes über das Abkühlen des Universums nach dem Urknall verstanden. Seit heute weiß ich, dass ich das nicht habe. Die Symmetrie wird im Gaßner-Modell über die Temperatur gebrochen. Unterhalb einer Grenztemperatur, wie hoch die auch immer sein mag, wird das Higgs-Feld aktiviert. So weit, so klar.
Jetzt ist die Frage: Was ist Temperatur? In der Thermodynamik ist die Temperatur die Lage des Flächenschwerpunktes der Verteilung der kinetischen Energien der Teilchen. Diese ergibt sich aus der Masse und der Geschwindigkeit. Die Masse der Teilchen ist aber vor dem Zeitpunkt der "Kristallisation" des Higgs-Feldes nicht existent. Ich kann also nur in der Quantenfeldtheorie eine Temperatur aus der Dichtefunktion ermitteln. Diese Dichtefunktion muss renormiert werden, damit man eine Temperatur enthält. Für die masselosen Teilchen ist die Renormierung aber nur eine mathematische Funktion ohne physikalischen Bezug und damit ohne physikalische Wirkung. Damit entsteht physikalische Temperatur also erst mit der Aktivierung des Higgs-Feldes. Ist die Temperatur die Folge von der Aktivierung des Higgs-Feldes, kann sie nicht die Ursache für die Aktivierung des Feldes sein.
Gibt es eine Idee, wo der Denkfehler liegt oder wo die Auflösung des Widerspruchs zu finden ist? Vielen Dank.

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 31 01. 2020 22:14 #64718

Oder ist es einfach so, dass in der Erklärung die Temperatur als Synonym für den Dichteoperator aus der Quantenfeld-Theorie verwendet wird?

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 31 01. 2020 22:50 #64722

Peter Saubert,

danke für diesen Gedanken. Den stellen sich wahrscheinlich viele.

Der Begriff Temperatur entstammt ja eigentlich der Thermodynamik und ist gebunden an die Bewegungsenergie eines Vielteilchensystems.

Am Beginn gab es keine Teilchen. Richtig bemerkt!

Aber es gab Energie auf kleinstem Raum und innerhalb der ersten Zeitschritte.

Naja, diese Energiedichte kann man einem Temperaturäquivalent gleichsetzen.

Da braucht man keine Massen und keine Teilchen.

E = m x c2. Die Masse war noch nicht durch Symmetriebrüche ausgeformt.

Die Kugel lag noch im Zentrum des Mexican Hut!

Thomas
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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 00:30 #64736

Peter Saubert schrieb: Diese ergibt sich aus der Masse und der Geschwindigkeit.

Nicht nur, im frühen Universum haben wir vor allem Photonen ohne Masse und mit sehr sehr viel Energie. Die Temperatur ergibt sich hier (vereinfacht) aus der Energie also der Frequenz der Photonen. Vorfaktoren (zB 3/2) werden üblich weggelassen.

T = E/kB = f·h/kB

T/f = h/kB = 4,7992447e-11 K·s
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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 09:24 #64744

Danke Thomas. Ich komme jetzt trotzdem nicht weiter. E=mc^2 ist eine potenzielle Energie. Die gibt es da noch nicht, weil Masse nicht existiert. Aus einer kinetischen Energie von Teilchen kann ich eine Temperatur herleiten. Die hat aber physikalisch zu dem Zeitpunkt eine andere Bedeutung oder keine Bedeutung. In sofern ist es eine Korrelation, aber keine Ursache.

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 09:35 #64745

kB ist die Bolzmann-Konstante? Die Frequenz verschiebt sich von Unendlich blau nach rot. Damit sinkt die Temperatur im Mittel. So weit, so gut. Kausal wäre dann, wenn die Teilcher-Frequenzen einen Grenzwert unterschreiten, kann das scalare Feld aktiviert werden. Wir operieren dann faktisch mit dem Dichteoperator und nicht mit der Temperatur. Die Temperatur ist damit ein Synonym, um einen Einstieg zu bekommen. ?

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 11:58 #64754

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Peter Saubert schrieb: „Ich komme jetzt trotzdem nicht weiter. E=mc^2 ist eine potenzielle Energie. Die gibt es da noch nicht, weil Masse nicht existiert."

Die komplette Formel lautet:
E2 = m2c4 + p2c2
Wenn die Masse m=0 ist bleibt noch der Impuls p≠0 der beiträgt. Und der ist für das Photon p=hf/c
urknall-weltall-leben.de/forum/aktuell/f...n.html?start=0#54232

In deinem Punkt bzgl. „Temperatur“ stimme ich aber zu.
Es ist wahrscheinlich korrekter zu sagen, dass der Symmertriebruch des Higgs-Feldes bei etwa 10^−10 sec stattfand und in der Größenordnung von etwa 110 GeV lag.

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 15:35 #64774

Peter Saubert schrieb: Die Temperatur ist damit ein Synonym, um einen Einstieg zu bekommen. ?

Im Prinzip ja, sie steht für die Energie eines Teilchens oder Photons. Die Dichte ist nicht maßgeblich. Für ein neues Teilchen muss zuallererst die nötige Energie in einer einzelnen Kollision überhaupt zur Verfügung stehen.

Die Dichte ist nur für die erforderliche Zeit (Häufigkeit, Wahrscheinlichkeit) ausschlaggebend, wobei auch die Geschwindigkeit eine Rolle spielt, was aber bei Photonen nicht von der Temperatur abhängt. Bei zu hoher Dichte kann dies auch wieder kontraproduktiv sein, weil die neuen Teilchen durch Beschuss wieder zerfallen.
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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 15:49 #64777

UN schrieb: Es ist wahrscheinlich korrekter zu sagen, dass der Symmertriebruch des Higgs-Feldes bei etwa 10^−10 sec stattfand und in der Größenordnung von etwa 110 GeV lag.


Jetzt bist Du aber bei Zeiten bzw. Energien. Wie das?

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 15:53 #64778

ra-raisch schrieb:

Peter Saubert schrieb: Die Temperatur ist damit ein Synonym, um einen Einstieg zu bekommen. ?

Im Prinzip ja, sie steht für die Energie eines Teilchens oder Photons. Die Dichte ist nicht maßgeblich. Für ein neues Teilchen muss zuallererst die nötige Energie in einer einzelnen Kollision überhaupt zur Verfügung stehen.

Die Dichte ist nur für die erforderliche Zeit (Häufigkeit, Wahrscheinlichkeit) ausschlaggebend, wobei auch die Geschwindigkeit eine Rolle spielt, was aber bei Photonen nicht von der Temperatur abhängt. Bei zu hoher Dichte kann dies auch wieder kontraproduktiv sein, weil die neuen Teilchen durch Beschuss wieder zerfallen.


Ich versuche das mal mit meinen Worten zu erklären: Du sagst, die Aktivierung des Higgs-Feldes ist die Folge der durchschnittlichen Rot-Verschiebung in einen Bereich, in dem sich andere Elementarteilchen als Photonen bilden konnten?

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Symmertriebruch des Higgs-Feldes 01 02. 2020 16:22 #64780

Peter Saubert schrieb: .
Du sagst, die Aktivierung des Higgs-Feldes

Oo .... davon habe ich leider überhaupt keine Ahnung.

Aber zuerst muss ja das Higgs Teilchen entstehen.

Dazu kann man aber nur die Mindesttemperatur angeben, zur Höchsttemperatur habe ich keine Ahnung.

Zur Mindesttemperatur muss ich noch etwas ergänzen:
Im thermischen Gleichgewicht herrscht eine BB-Strahlung, die also ein großes Spektrum umfasst. Es genügt also eine deutlich niedrigere Temperatur als die angegebene Mindestenergie, weil ein Teil der Strahlung eben deutlich härter ist als der nominale Statistikwert.

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