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THEMA: Was verursacht die Trägheit der Masse?

Was verursacht die Trägheit der Masse? 08 Apr 2017 13:29 #13312

Nachdem wir von Herrn Dr. Gaßner gehört haben, dass das allgegenwärtige Higgsfeld den Elementarteilchen in jedem Augenblick erneut ihre Ruhemasse verleiht und sie an der Beschleunigung hindert, kann man hier wohl von einem Einfluss auf die Trägheit sprechen. Nun stellt aber die Ruhemasse der Elementarteilchen nur ca. 1% der Gesamtmasse dar. Der Grossteil besteht jedoch aus kinetischer Energie und Bindungsenergie (m=E/c²). Man kann also sagen, dass sich an der Massenträgheit nicht viel ändern würde, wenn der Higgs-Mechanismus nicht ständig stattfände.

Die entscheiden Frage lautet also:
Wie entsteht aus den beiden Energieanteilen die Trägheit der Masse?

Dieser Thread soll dazu dienen, zu diesem Thema die neusten Theorien und Erkenntnisse zusammenzutragen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 08 Apr 2017 20:53 #13319

Vorsicht! Die Aussage: "Nun stellt aber die Ruhemasse der Elementarteilchen nur ca. 1% der Gesamtmasse dar." stimmt für Protonen und Neutronen, nicht aber für Elektronen. Letztere wechselwirken nicht mit Gluonen, so dass ich bei bei einem freien Elektron keine Bindungsenergie sehe.

Das heißt, so wie ich es verstehe, müssten Elektronen ohne das Higgs-Feld sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Damit gäbe es dann keine stabilen neutralen Atome und somit keine Chemie wie wir sie kennen.

Man sollte die Bedeutung des Higgs-Feldes nicht unterschätzen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 08 Apr 2017 21:51 #13320

Vergessen wir mal das Elektron. Dessen Masse spielt für die Gesamtmasse der Materie eh keine Rolle. Reduzieren wir mal das Problem auf das Wesentliche: So gut wie die gesamte Masse der Materie ist im Atomkern. Betrachten wir für die weitere Diskussion mal nur ein Neutron, denn der Massendefekt im Atomkern durch die freigesetzte Bindungsenergie ist auch nicht entscheidend. Im Neutron sind also drei Quarks, deren Ruhemasse durch das Higgsfeld erzeugt wird. Nur sind die drei Quarks nicht in Ruhe, sondern bewegen sich mit relativistischer Geschindigkeit im Neutron, was gemäss Einstein zu einer erheblichen Massenzunahme führt. Die Ruhemasse des Neutrons ist ca.100 mal grösser als die Summe der Ruhemassen der drei Quarks (siehe auch Wiki ).

Wieso führt also die kinetische Energie der Quarks bei Beschleunigung zu einem Trägheitseffekt?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 08 Apr 2017 22:05 #13322

Also bei der Trägheit darf man wohl nicht nur die Ruhemasse betrachten, sondern die relativistische Masse, die bei Stromquarks deutlich höher ist, da sie sich mit relativistischer Geschwindigkeit in Protonen und Neutronen bewegen. Außerdem entstehen und vergehen um die Stromquarks stets sogenannte Seequarks, Gluonen sowie Mesonen durch Quantenfluktuationen. Mit Ausnahme der Gluonen haben all diese stets entstehenden und vergehenden Teilchen auch Ruhemassen und bewegen sich während ihres extrem kurzen Daseins mit relativistischen Geschwindigkeiten, wodurch sie zu relativistischen Massen kommen. Für mein Verständnis muss man diese relativistischen Massen (also letztlich auch Bewegungs- und Bindungsenergie) als wechselwirkend mit dem Higgsfeld sehen. Oder liege ich da falsch?

ClausS, deine Aussagen zu den Elektronen sehe ich nicht so. Zwar hast du Recht, dass sie nicht mit Gluonen wechselwirken, aber dennoch kann man doch bei Elektronen von Bindungsenergie sprechen. Die ganze Chemie ist letztlich nichts anderes als eine Frage der Bindungsenergie der Elektronen. Schließlich spricht man im Orbitalmodell der Chemie von unterschiedlichen Energieniveaus der einzelnen Hauptschalen und Nebenschalen (s, p, d, f Orbitale), von der magnetischen Quantenzahl und Spinquantenzahl ganz zu schweigen. Und auch für Elektronen gilt, dass ihre relativistische Masse mit steigender Geschwindigkeit zunimmt.
Zwar lässt sich laut Heisenbergscher Unschärferelation die Geschwindigkeit des Elektrons nicht exakt messen, aber legt man der Vereinfachung halber das Bohrsche Atommodell zugrunde, so "kreist" demnach zum Beispiel das eine Elektron des Wasserstoffatoms mit einer Geschwindigkeit von 2200 Kilometern pro Sekunde um den Kern. Das entspricht etwa einem Hundertstel der Lichtgeschwindigkeit. D.h., man kann beim Elektron die relativistischen Effekte bezüglich Massezunahme vergessen. Und um ein freies Elektron zu erzeugen, muss man es vom Kern entfernen, was auch wieder Energie erfordert, die es aufnimmt.

Das heißt, so wie ich es verstehe, müssten Elektronen ohne das Higgs-Feld sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Aber das gilt doch für alle Elementarteilchen. Ohne Higgsfeld müssten sich dann auch jene mit Lichtgeschw. bewegen, die jetzt über Ruhemasse verfügen, weil sie mit dem Higgsfeld wechselwirken (wenn auch keiner weiß, wie das funktioniert).

Was mir letztlich noch immer unverständlich ist, so trivial es klingt, ist die Äquivalenz zwischen träger und schwerer Masse, und zwar wegen folgender Spitzfindigkeit:
Trägheit der Masse entsteht dadurch, dass viele Teilchen mit dem Higgsfeld wechselwirken, aber eben nicht alle, wie Gluonen und Photonen.
Schwere Masse ist eine Folge der Gravitation, die aber auf jede Form von Masse und Energie wirkt, also auch z.B. auf Gluonen und Photonen, die über keine Ruhemasse verfügen. Müssten dann nicht auch Gluonen und z.B. virtuelle Photonen, die zwischen Atomkern und Elektronen die elektromagnetische Kraft bedingen, zur schweren Masse beitragen und diese somit um eine Winzigkeit höher sein als die träge Masse? Ich weiß, dem ist nicht so, aber an der Stelle habe ich ein Verständnisproblem.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 08 Apr 2017 22:31 #13326

Cyborg schrieb: Mit Ausnahme der Gluonen haben all diese stets entstehenden und vergehenden Teilchen auch Ruhemassen und bewegen sich während ihres extrem kurzen Daseins mit relativistischen Geschwindigkeiten, wodurch sie zu relativistischen Massen kommen. Für mein Verständnis muss man diese relativistischen Massen (also letztlich auch Bewegungs- und Bindungsenergie) als wechselwirkend mit dem Higgsfeld sehen. Oder liege ich da falsch?

Ich glaube, Du liegst da falsch. Meines Wissens wechselwirken nur die drei "echten" Quarks mit dem Higgsfeld und sonst nichts im Neutron. Und dieses Nichts sind immerhin 99% der Masse des Neutrons. Also kann man beim besten Willen nicht behaupten, dass das Higgsfeld für die Trägheit der Masse verantwortlich ist.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 09:36 #13329

Michael D schrieb:

Meines Wissens wechselwirken nur die drei "echten" Quarks mit dem Higgsfeld und sonst nichts im Neutron. Und dieses Nichts sind immerhin 99% der Masse des Neutrons.

Jedes Teilchen, das über eine sog. Ruhemasse verfügt, wechselt mit dem Higgsfeld. Ruhemasse entsteht generell nur durch Wechselwirkung mit dem Higgsfeld. Schau dir mal die Tabelle der Elementarteilchen an. Überall wo eine Masse (Einheit eV) angegeben wird, kannst du von einer Wechselwirkung mit dem Higgsfeld ausgehen.
Tabelle Elemtarteilchen
Wie sollten denn sonst die übrigen Teilchen zu ihren Ruhemassen kommen?
Auch Mesonen (bestehend aus einem Quark und Antiquark), die kurzzeitig entstehen und wieder verschwinden, und zwischen Baryonen (Protonen u. Neutronen) wechselwirken, haben eine Ruhemasse und wechseln folglich mit dem Higgsfeld. Und weil wir von relativistischen Geschwindigkeiten auszugehen haben, machen eben Bewegungs- und Bindungsenergie ca. 99% der Gesamtmasse aus. Wie du schon selber geschrieben hast, können wir das Elektron hinsichtlich der Gesamtmasse des Atoms vernachlässigen. Seine Ruhemasse ist klein und der relativistische Beitrag ohnehin.

Also kann man beim besten Willen nicht behaupten, dass das Higgsfeld für die Trägheit der Masse verantwortlich ist.

NUR das Higgsfeld ist für die Trägheit der Masse verantwortlich!!
Aber mir geht es um die von mir im vorherigen Beitrag aufgeworfene Frage, warum es denn wirklich eine Äquivalenz zwischen träger Masse (Ursache Higgsfeld) und schwerer Masse (Ursache Schwerkraft, Gravitation) gibt. Da wäre ich froh um eine allgemein verständliche Antwort. Wie gesagt, es geht um die Spitzfindigkeit, dass eben die Schwerkraft auch auf Gluonen und Photonen wirkt, sie aber nicht mit dem Higgsfeld wechselwirken.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 10:00 #13331

Cyborg schrieb: NUR das Higgsfeld ist für die Trägheit der Masse verantwortlich!!

Ok, eine völlig konträre Meinung. Das zeigt mir, wie wichtig die Klärung dieser Frage ist. Ich fürchte, Dr. Gaßner wird sich früher oder später einschalten müssen. Ich bin jedenfalls der Meinung, das virtuelle Quarks nicht an das Higgsfeld koppeln. Gluonen sowieso nicht. Somit bleibe ich bei meiner Meinung, dass das Higgsfeld max. zu 1% für die Trägheit der Masse verantwortlich ist.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 11:31 #13333

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Michael D. schrieb:

Cyborg schrieb: NUR das Higgsfeld ist für die Trägheit der Masse verantwortlich!!

Ok, eine völlig konträre Meinung. Das zeigt mir, wie wichtig die Klärung dieser Frage ist. Ich fürchte, Dr. Gaßner wird sich früher oder später einschalten müssen.


Besser früher als später.
Masse ist alles andere als ein triviales Konzept.
Der Higgsmechanismus, der Elementarteilchen ihre Ruhemasse verleihen soll, ist nicht gleichzusetzen mit allgemeiner Trägheit.
Bei der Beschreibung der Wechselwirkung von Elementarteilchen im Rahmen des Standardmodells spielen Symmetrieüberlegungen (Eichsymmetrien) eine entscheidende Rolle.
Durch den Higgs-Mechanismus wird die Symmetrie so gebrochen, dass Massenterme entstehen.
Andernfalls wären die entsprechenden Elementarteilchen masselos, was dem experimentellen Befund widerspräche.
Wen das Konzept wirklich interessiert, dem empfehle ich das ausgezeichnete Buch von

Jakob Schwichtenberg "Durch Symmetrie die moderne Physik verstehen".

Wie sich Standardmodell und ART, die auf der Äqiuvalenz von schwerer und träger Masse beruht, zu einem konsistenten Gedankengebäude vereinigen lassen, ist die große offene Frage der modernen Physik. Mindestens eine der beiden Theorien wird dabei Federn lassen müssen.
Und vielleicht steht auf einer dieser Federn "Higgs".
Bis dahin haben wir es mit theoretischen Parallelwelten zu tun.

Gruß,
Lulu

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 11:49 #13334

Der letzte Kommentar von Lulu tendiert wiederum in meine Richtung. Man muss versuchen, die Dinge auf den Punkt zu bringen, also:

99% der Ruhemasse eines Neutrons kann man Gluonen und virtuellen Quarks zuschreiben. Den realen drei Quarks nur 1%. Dieses eine Prozent wird durch den Higgsmechanismus erzeugt. Die Gluonen wechselwirken nicht mit dem Higgsfeld. Soweit die Fakten.

Die kinetische Energie der drei Quarks und der Gluonen haben aus meiner Sicht schon mal einen Massenanteil von mehr als 50%. Bleiben noch die virtuellen Quarks (Seequarks). Die wechselwirken meiner Meinung nach nicht mit dem Higgsfeld. Ich denke, komplizierter muss man diesen Sachverhalt nicht darstellen. Entweder ich liege richtig, oder falsch. Finden wir es heraus.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 16:05 #13339

Lulu schrieb:

Der Higgsmechanismus, der Elementarteilchen ihre Ruhemasse verleihen soll, ist nicht gleichzusetzen mit allgemeiner Trägheit.

Warum nicht? Trägheit wird durch Ruhemasse erst möglich und die wiederum wird durch das Higgsfeld vermittelt. Wo liegt da der Hase im Pfeffer? Da nach meiner Einschätzung du in der Thematik tiefer drin bist als ich, wäre ich um ein paar klärende Sätze froh - außer die Sache ist zu kompliziert. Ein ganzes Buch deswegen zu lesen habe ich nämlich nicht vor.

Michael D schrieb:

99% der Ruhemasse eines Neutrons kann man Gluonen und virtuellen Quarks zuschreiben

Das ist m.E. falsch. Du meinst statt Ruhemasse wohl Gesamtmasse. Außerdem haben Gluonen überhaupt keine Ruhemasse. Und warum reitest du immer auf dem Neutron rum? Es geht doch allgemein um Baryonen, als auch Protonen.

Dieses eine Prozent wird durch den Higgsmechanismus erzeugt.

Das ist genau auch die Frage. Ich glaube, dass die gesamte relativistische Masse eines Teilchens mit dem Higgsfeld wechselwirkt und somit das Higgsfeld generell für die Trägheit verantwortlich ist. Aber ich räume auch ein, dass ich mir da nicht sicher bin (siehe Kommentar zu Lulu). Ferner nehme ich im Gegensatz zu dir an, dass auch die Seequarks über Ruhemasse verfügen und somit mit dem Higgsfeld mit ihrer gesamten relativistischen Masse wechselwirken.
Tja, Michael, nun wissen wir beide nicht, wer von uns Recht hat. Wäre schön, wenn uns da einer auf die Sprünge helfen könnte.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 16:24 #13341

Cyborg schrieb: Trägheit wird durch Ruhemasse erst möglich...

Was ist mit kinetischer Energie und Bindungsenergie? Da ist nichts in Ruhe.

Cyborg schrieb: Du meinst statt Ruhemasse wohl Gesamtmasse.

Der Einfachheit halber können wir das gleich setzten.

Cyborg schrieb: Außerdem haben Gluonen überhaupt keine Ruhemasse.

Aber jede Menge Energie, und tragen daher gemäss Einstein zum Großteil der Trägheit bei.

Cyborg schrieb: Und warum reitest du immer auf dem Neutron rum? Es geht doch allgemein um Baryonen, als auch Protonen.

Das Neutron ist beispielhaft für alle Baryonen.

Cyborg schrieb: Ich glaube, dass die gesamte relativistische Masse eines Teilchens mit dem Higgsfeld wechselwirkt und somit das Higgsfeld generell für die Trägheit verantwortlich ist. Aber ich räume auch ein, dass ich mir da nicht sicher bin (siehe Kommentar zu Lulu). Ferner nehme ich im Gegensatz zu dir an, dass auch die Seequarks über Ruhemasse verfügen und somit mit dem Higgsfeld mit ihrer gesamten relativistischen Masse wechselwirken. Tja, Michael, nun wissen wir beide nicht, wer von uns Recht hat. Wäre schön, wenn uns da einer auf die Sprünge helfen könnte.

Es kann nur einer Recht haben. Wenn Du es sein solltest, hab ich kein Problem damit. Aber daran glaube ich nicht.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 18:02 #13343

MichaelD schrieb:

Was ist mit kinetischer Energie und Bindungsenergie? Da ist nichts in Ruhe.

Stimmt, aber ich meinte, dass eine Ruhemasse eben die Voraussetzung dafür ist, dass dann auch relativistische Masse möglich wird, die - und da bin ich mir eben auch nicht sicher - insgesamt mit dem Higgsfeld wechselwirkt. Das Higgsfeld setzt doch jeder Geschwindigkeitsänderung eines Teilchens mit Ruhemasse einen Widerstand entgegen. Wenn du rein theoretisch 1 Gramm einer Masse auf eine relativistische Geschw. bereits beschleunigt hättest, dann würde jede weitere Zunahme der Geschw. und somit Beschleunigung einen unglaublich großen und exponenziell wachsenden Energiebedarf erfordern, um die Trägheit zu überwinden. Daraus schließe ich, dass die gesamte relativistische Masse mit dem Higgsfeld wechselwirkt. Teilchen ohne Ruhemasse wie Photonen oder Gluonen bewegen sich ohnehin mit Lichtgeschw.

Ruhemasse und Gesamtmasse gleichzusetzen verwirrt bei diesem Thread aber gewaltig.

Dass Gluonen zum Großteil der Trägheit beitragen, das glaube ich nicht. Im Gegenteil, nach meinem Verständnis tragen sie sogar nichts zur Trägheit bei, weil sie eben keine Ruhemasse haben. Das ist ja genau der Punkt, warum ich mit der Äquivalenz von schwerer und träger Masse mein Problem habe. Nach Newton musste diese Äquivalenz so hingenommen werden, aber sie war nicht erklärbar. Die ART erklärt sie angeblich. Aber bleibt da nicht ein Widerspruch, wenn man querblickt und sich die Verhältnisse im Standarmodell der Elementarteilchen ansieht? Das dürfte wohl auch Lulu in seinem Beitrag gemeint haben.

Ansonsten, Michael, sehen wir es doch gelassen. Jener von uns, der nicht Recht, kann sich darauf freuen, dass er Neues dazu lernen wird, während der andere nicht klüger wird. Rein aus wissenschaftlicher Sicht ist es sicher vorteilhafter in diesem Fall, nicht im Recht zu sein.
Und wie sagte Heinz Rühmann alias Pater Brown in einem Krimi mal: "Nur wer über den Dingen steht, kann sie belächeln." :cheer:

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 18:22 #13344

Cyborg schrieb: Stimmt, aber ich meinte, dass eine Ruhemasse eben die Voraussetzung dafür ist, dass dann auch relativistische Masse möglich wird.

Ich glaube, da liegst Du zu 100% falsch. :evil:

Cyborg schrieb: Ruhemasse und Gesamtmasse gleichzusetzen verwirrt bei diesem Thread aber gewaltig.

Nein, gar nicht, denn der Einfachheit halber (für Dich) betrachten wir ein Neutron in Ruhe (darin ist mitnichten alles in Ruhe, alles ist eben relativ).

Cyborg schrieb: Dass Gluonen zum Großteil der Trägheit beitragen, das glaube ich nicht.

Das ist Dein gutes Recht.

Und klar bleiben wir gelassen. Nur nervig, dass wir auf Dr.Gaßners Schiedsspruch warten müssen. B) Sind denn sonst keine studierten Physiker hier an Bord? Kann doch eigentlich nicht sein...

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 18:48 #13345

Michael,
dass der Gaßner das liest, wäre Zufall und obendrein müsste er noch Lust und Zeit haben, uns da zu helfen. Bei den Moderatoren habe ich ganz persönlich eher den Eindruck, dass sie meine Fragen oder Anregungen kaum beachten. Speziell im Thread über Expansion der Raumzeit war ich da eher fachlich enttäuscht, aber egal.
Event. kommt uns ja Hilfe zu von Foristen wie Lulu, Ropp oder Denobio, die ich in solchen Fragen als äußerst kompetent erachte. Sicher gibt es noch andere, deren Beiträge ich in den letzten Jahren zu schätzen lernte, aber deren Namen ich jetzt nicht gleich parat habe...sorry, Jungs oder Mädels. ;)
Wo wir uns einig sind, was Michael, ist wohl, dass wir um jede Hilfe froh sind, egal aus welcher Richtung...es darf auch ein Moderator sein :P

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 20:20 #13346

Die Moderatoren müssten doch eigentlich Physik-Studenten sein. Ich kann mir nicht vorstellen, dass ein Diplom-Physiker die Antwort auf unsere Fragen nicht weiss. Also bitte, beteiligt Euch! :)

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 21:52 #13347

Michael D. schrieb: Die Moderatoren müssten doch eigentlich Physik-Studenten sein. Ich kann mir nicht vorstellen, dass ein Diplom-Physiker die Antwort auf unsere Fragen nicht weiss. Also bitte, beteiligt Euch! :)


Was denkst Du hat ein Physik Studium vor mehr als 20 Jahren beinhaltet?

Die Allgemeine Relativitätstheorie war weder im Studium im normalen Lehrplan noch war die prüfungsrelevant. Von Quantenchromodynamik habe ich im Studium gerade mal den Namen gehört. Vom Higgs-Mechanismus habe ich erst durch die Entdeckungen am CERN erfahren. Inhaltlich erstreckt sich mein Wissen darüber auf das, was ich hier erfahren habe.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 09 Apr 2017 23:40 #13350

Moderatoreninformation:

@cyborg
@michaelD
ihr frotzelt scheinbar gern über die Moderatoren. macht nix, ist nicht schlimm, trifft uns auch nicht.
Was hindert euch eigentlich daran, sich über die selbst gestellten Fragen sich mal auch aus anderen Quellen zu bedienen, als aus der Quelle des Wissensschatzes der Moderatoren .
Wir wissen doch auch nicht alles. Wir achten auf korrekte Diskussionsform und beteiligen uns an dem ein oder anderen Thread.
Josef Gassner als Schiedsrichter zu bemühen, ist nicht angebracht.
Wenn er sich dazu aufgerufen fühlt, dann tut er das ja zuweilen. Aber ihn dazu zu nötigen, finde ich nicht gut.
Lasst ihm doch seine Freiheit, selbst zu entscheiden, ob er sich zu Wort melden möchte oder nicht.
Uns bleibt doch die Freiheit, selbst nach Antworten zu suchen, welche zu finden und über die Zusammenhänge zu diskutieren.
Wir Moderatoren , Claus und ich, wollen eigentlich nur, dass wir Argumente austauschen, Quellen vermitteln, und auch unsere Meinung zu dem ein oder anderen Thema äußern, oder auch mal eine Neuigkeit diskutieren, eine neue Entdeckung z.B., wie wir sie bewerten oder einordnen müssen.
Das bereichert das Forum doch. Josef muss da nicht immer gleich mitdiskutieren.
Wenn er es tut, freut uns das, wenn er es nicht tut, auch gut.
Also bitte, ganz entspannt bleiben!
Grüße
Thomas

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 00:02 #13351

ClausS und Thomas,
ja, da stimme ich euch auch zu. Wenn meine Anmerkungen etwas provokant waren, dann zugegeben deshalb, um euch aus der Reserve zu locken.
Ich erwarte von euch ja gar nicht, dass ihr es auch wisst, weil halt jeder so seine Steckenpferde hat und man nicht in jeder Thematik gleich tief drin sein kann. Aber wie ist denn eure Meinung zu der Sache, die Michael D. und ich diskutiert haben?
Ich sage ganz offen, dass es mir bisher noch nicht gelungen ist, dazu eine klare Antwort zu recherchieren.
Und klar, ob der Gaßner schreibt, ist seine Sache, und niemand will oder kann ihn da nötigen. Das sollte aber bei meiner Bemerkung weiter unten auch erkenntlich sein. Er hat sicherlich zu diesen Themen eine qualifiziertere Meinung als wir Foristen, aber denke mal, dass auch er letztlich nicht um den Heiligen Gral weiß...und wie sollte es auch anders sein. Nix gwiss weiß man nicht, sagt man hier in Bayern. :unsure:
Also, Thomas, ich kann dich beruhigen, wir bleiben gelassen und schön entspannt. :cheer:
Grüße Cyborg

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 00:31 #13352

Die Frage, was genau ist Masse, könnte man ja von jemandem beantworten lassen,
der an einem Teilchenbeschleuniger arbeitet, z.B. Dr. Don Lincoln



Alternativ Veritasium



Oder auch minutephysics

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 01:38 #13353

Michael D. schrieb: 99% der Ruhemasse eines Neutrons kann man Gluonen und virtuellen Quarks zuschreiben. Den realen drei Quarks nur 1%. Dieses eine Prozent wird durch den Higgsmechanismus erzeugt. Die Gluonen wechselwirken nicht mit dem Higgsfeld. Soweit die Fakten.

Vorsicht! Sind das wirklich Fakten? Niemand hat je Gluonen, reale oder virtuelle Quarks direkt beobachten können. Was du Fakten nennst ist eine Interpretationen von indirekten Beobachtungen.

Mal davon abgesehen, was spricht dagegen das das Higgsfeld (so es tatsächlich existiert) auch mit gebundener Energie wechselwirkt.
Irgendwie ergibt es für mich keinen Sinn das für das Phänomen "träge Masse" verschiedene Mechanismen verantwortlich sein sollen.

assume good faith

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assume good faith

Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 09:49 #13355

Wie ich sehe, wächst so langsam das Interesse an dem Thema :) . Die Sachlage scheint allgemein nicht genau geklärt zu sein. Wunderbar, da können wir ganz entspannt diskutieren. Ich nehms mal sportlich und möchte mit dem folgenden Link aus einem anderen Blog mal sozusagen mit "1:0" in Führung gehen B) : Higgsfeld vs. Bindungsenergie

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 21:12 #13364

Michael D,
ich habe mir deinen Link angesehen. Das schreiben Leute, die auch nicht mehr wissen als wir. Zum Teil werden auch falsche Dinge behauptet. Ein Beispiel: Das Higgs-Boson vermittelt die Masse. Das ist falsch! Das Higgs-Boson entsteht durch Selbstwechselwirkung des Higgs-Feldes. Wie jedem skalaren Feld kann man auch dem Higgs-Feld ein Boson zuordnen, eben das Higgs-Boson. Aber dieses Higgs-Boson vermittelt nicht die Masse.
Ich bleibe bei meiner Vermutung, dass generell für die Trägheit das Higgs-Feld verantwortlich ist.
Und was antwortest du auf folgende Feststellung, die ich schon im Beitrag vorher traf:

Wenn du rein theoretisch 1 Gramm einer Masse auf eine relativistische Geschw. bereits beschleunigt hättest, dann würde jede weitere Zunahme der Geschw. und somit Beschleunigung einen unglaublich großen und exponenziell wachsenden Energiebedarf erfordern, um die Trägheit zu überwinden. Daraus schließe ich, dass die gesamte relativistische Masse mit dem Higgsfeld wechselwirkt. Teilchen ohne Ruhemasse wie Photonen oder Gluonen bewegen sich ohnehin mit Lichtgeschw.

Was verursacht dann den steigenden Energieaufwand, um die Trägheit zu überwinden? Laut deiner Argumentation dürfte es keine exponenzielle Zunahme der erforderlichen Energie zur Überwindung der Trägheit geben. Um von 0,1% der Lichtgeschw. auf 0,2% zu kommen, müsste nicht mehr Energie nötig sein, um von 99% auf 99,1% zu kommen. Aber dazwischen liegen Welten. Und der liebe Gott wird wohl kaum anschieben. Also wie sieht da deine Erklärung aus?
Und Achtung, Humor: Was heißt hier 1:0 für dich? Du hast nur einen windigen Link im Angebot. Ich habe mit Merilix einen alten Hasen im Forum, der schon auf viele interessante Posts verweisen kann, als - ich will nicht übertreiben - bereits halbherzigen Mitstreiter.
Freue mich schon auf deinen Konter! :P

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Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

Was verursacht die Trägheit der Masse? 10 Apr 2017 22:06 #13365

  • Rupert
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Ich kenne mich weder gut genug mit dem Higgsmechanismus aus noch mit der Quantenchromodynamik um hier eine belastbare Antwort zu geben aber ich frage mich schon, was an dem Gedanken, dass ein Großteil der Masse mit der Wechselwirkung zwischen den Quarks im Proton und Neutron und den Gluonen einhergeht, so falsch sein soll? Die starke Kernkraft liefert doch einen riesigen Energieanteil und müsste auch deshalb einen entscheidenden Beitrag zur Masse liefern, wenn man mal den Hr. Einstein mit der Äquivalenz von Energie und Masse bemüht. Dazu sollte dann auch noch die Bewegungsenergie der Quarks selbst kommen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 11:12 #13369

Braucht man wirklich zwingend die Quantenmechanik um Masseträgheit zu erklären?

Mag sein, dass ich da sehr simpel gestrickt bin, aber ich stelle mir das immer sehr 'einsteinesk' vor, wo eine Masse einfach in dem von ihr selbst gekrümmten Raum 'ruht' oder sich eben auf einer selbst gekrümmten (gedachten Raum-) Rinne bewegt, und ein externer Beweger gefälligst eine Kraft aufwenden muss, um die Masse aus ihrer Raumkrümmung herauszumanipulieren.

Dann wäre das nächste Problem dann aber auch: Durch welchen Mechanismus genau krümmen Massen den Raum?

S = k log W

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S = k log W

Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 11:20 #13370

Hallo Cyborg,
hier sind die spielentscheidenden Situationen:

Konter : 2:0
Freistoss : 3:0
Elfmeter! Die Entscheidung : 4:0

Martin Bäker ist Physiker. Er hat in Hamburg studiert und über die Simulation von Elementarteilchenprozessen promoviert. Ich glaube diesem Mann. Du auch?

Madouc99 schrieb: Dann wäre das nächste Problem dann aber auch: Durch welchen Mechanismus genau krümmen Massen den Raum?

Eine sehr, sehr gute Frage. Du triffst das Problem genau auf den Punkt. Darüber werden wir weiter diskutieren.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 11:56 #13371

Von Martin Bäker habe ich den folgenden Blog gefunden: scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012...ter-der-masse/?all=1

Darin beginnt er mit dem Newtonschen Massenbegriff. Das folgende ist unstrittig, aber sehr schön zusammengefasst. Dashalb zitiere ich es hier:

Die Tatsache, dass alle Körper im Schwerefeld gleich schnell fallen, zeigt, dass träge und schwere Masse dasselbe sind. Warum? Die Gravitationskraft ist proportional zur schweren Masse. Wenn ich die schwere Masse verdopple, dann verdoppelt sich also die Kraft. Wenn ich trotzdem dieselbe Beschleunigung bekomme (weil schwere und leichte Körper gleich schnell fallen), dann muss die träge Masse sich auch verdoppeln. (Würde sie zum Beispiel gleich bleiben, dann würde der schwerere Körper eben doppelt so schnell fallen.)

Dass träge und schwere Masse immer gleich sind, dafür hat die newtonsche Physik keine Begründung, es ist einfach eine Beobachtungstatsache. Man könnte sich genau so eine Kraft vorstellen, die nicht proportional zur trägen Masse ist, sondern zu irgendeiner anderen Größe. So etwas gibt es auch tatsächlich – die elektrische Anziehungskraft zwischen zwei Ladungen hat mit der Masse nichts zu tun, deswegen spricht man auch nicht von “elektrischer Masse”, sondern lieber von “elektrischer Ladung”, sonst wäre das zu verwirrend.

Also: In der newtonschen Physik gibt es zwei Massekonzepte: Die träge Masse sagt uns, wie viel Kraft wir brauchen, um einen Körper zu beschleunigen, die schwere Masse sagt uns, welche Kraft ein Körper in einem Gravitationsfeld erfährt. Beide Massen sind gleich – das ist aber keine Notwendigkeit der Theorie, sondern einfach eine Beobachtungstatsache. Prinzipiell spricht bei Newton nichts dagegen, dass es einen Körper gibt, bei dem träge und schwere Masse sich unterscheiden, wir beobachten das nur nicht.


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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 12:10 #13372

Zur Masse in der ART beschreibt er auch sehr schön:

Aber welche Masse ist es denn nun, die für die Raumkrümmung verantwortlich ist – die Ruhemasse oder die relativistische Masse, sprich, der gesamte Energiegehalt?

Dazu können wir uns ein kleines Experiment vorstellen: Ich tue das, was ich nachmittags immer tue, wenn ich zu Hause bin, und koche mir einen Tee. ich fülle also kaltes Wasser in meinen Wasserkocher und schalte ihn an. Wenn das Wasser kocht, dann ist es deutlich heißer – schaut man sich die Wassermoleküle an, dann ist diese zusätzliche Wärme ja nichts als Bewegungsenergie, die Moleküle flitzen schneller durch den Kocher als vorher.

Der Wasserkocher enthält jetzt also mehr Energie als vorher. Ist er damit auch schwerer geworden (dann ist es die aktuelle Energie und damit letztlich die relativistische Masse, die für die Raumkrümmung verantwortlich ist) oder ist er genau so schwer wie vorher?

Die Antwort der Relativitätstheorie ist eindeutig: Ja, der Wasserkocher ist jetzt schwerer, die zusätzliche Energie erhöht die Raumkrümmung und wenn ich den Kocher hochhebe, muss ich mehr Arbeit leisten als vorher. Wenn euch das noch nicht aufgefallen ist, dann liegt das nur daran, dass die Wärmeenergie – verglichen mit der, die in der Ruhemasse steckt – sehr klein ist, der Massezuwachs beträgt (wenn ich mich nicht verechnet habe) für einen Liter Wasser etwa 5 Milliardstel Gramm.


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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 12:17 #13373

Zum Thema Higgsfeld kommen von ihm dann die Worte:

Und das beantwortet nebenbei eine Frage, die im Zusammenhang mit dem Higgsfeld oft gestellt wird: Hat das Higgsfeld etwas mit der Gravitation und der ART zu tun, weil doch das Higgsfeld allen Elementarteilchen ihre Masse verleiht? Die Antwort könnt ihr euch jetzt hoffentlich denken: Das Higgsfeld sorgt dafür, dass ein ruhendes Elementarteilchen eine bestimmte Energie hat. Diese Energie bestimmt dann die schwere Masse des (ruhenden) Teilchens. Der Schwerkraft ist aber vollkommen egal, ob die Energie vom Higgsfeld oder von etwas anderem kommt.

Protonen beispielsweise, die ja in jedem Atomkern drinstecken, bestehen aus drei Elementarteilchen, drei Quarks. Diese Quarks beziehen ihre Masse aus dem Higgsfeld. Das Proton aber hat eine höhere Ruhemasse als der Summe der drei Quarkmassen entspricht – der größte Teil seiner Ruhemasse kommt aus der Bindungsenergie zwischen den Quarks. Trotzdem hat das Proton als Ganzes eine eindeutige Masse, und wir müssen – was die Schwerkraftwirkung oder auch die Trägheit angeht – nicht zwischen dem Anteil der Quarkmassen und dem der Bindungsenergie unterscheiden.


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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 12:57 #13374

Cyborg schrieb: Und was antwortest du auf folgende Feststellung, die ich schon im Beitrag vorher traf:

Wenn du rein theoretisch 1 Gramm einer Masse auf eine relativistische Geschw. bereits beschleunigt hättest, dann würde jede weitere Zunahme der Geschw. und somit Beschleunigung einen unglaublich großen und exponenziell wachsenden Energiebedarf erfordern, um die Trägheit zu überwinden. Daraus schließe ich, dass die gesamte relativistische Masse mit dem Higgsfeld wechselwirkt. Teilchen ohne Ruhemasse wie Photonen oder Gluonen bewegen sich ohnehin mit Lichtgeschw.

Also wie sieht da deine Erklärung aus?

Der Grund für den exponentiellen Verlauf ist einfach nur der Lorentzfaktor aus der SR:
\[m\left(v\right)=\frac{m_{0}}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^{2}}}\]
Nur für \(m_{0}\) braucht man den Higgs-Mechanismus.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 17:39 #13380

Da baut sich ja glatt eine Allianz gegen mich auf. :P
PS: Eure Zeit möchte ich haben, unter Tags posten, ihr Zeitglückspilze. :)

Madouc,
natürlich ist mir klar, dass man erst mal nicht primär die QM braucht, um Trägheit zu erklären. Aber das ist genau mein Punkt. Ich frage mich, ob nicht eben aufgrund des Standardmodells Widersprüche zur Äquivalenz von träger und schwerer Masse entstehen. Unten dazu mehr.

Alles schön und recht, was ihr da zitiert und dieser Bäker schreibt. Ich glaube sogar, dass ich seinen Beitrag vor einiger Zeit schon mal gelesen habe.
Aber ich bleibe bei meinen Bedenken und mache mir weiterhin meine eigenen Gedanken, mögen sie nun falsch oder richtig sein, weil ich sie durch all das von euch zitierte noch nicht widerlegt sehe. Vielleicht ist ja auch alles ein Mißverständnis. Also so versuche ich einen neuen Anlauf, meine Sichtweise zu schildern.
Sollte es aber einen Satz, eine Passage geben, die folgende Überlegungen klar widerlegt, immer her damit. Ich wäre froh, es geklärt zu kriegen. Wie gesagt, aus euren Zitaten konnte ich es noch nicht herauslesen. Aber vll. habe ich es übersehen oder auch nicht verstanden. Dann bitte kurz und knapp rauszitieren und gerne unterzeichne ich dann die Kapitulationsurkunde.

Also noch mal von vorne bei Adam Riese und Eva Zwerg:
Das Higgsfeld vermittelt vielen Elementarteilchen Ruhemasse.
In z.B. einem Proton sind 2up und 1down Quark, deren Ruhemasse ca. 1% des Protons ausmachen, also die sog. Strom- oder Valenzquarks vertreten (beim Neutron 1up und 2down Quarks, ebenfalls nur 1% seiner Ruhemasse).
Da es außerdem noch den sog. „Dirac-See“ aus Seequarks, Mesonen sowie Gluonen (ohne Ruhemasse) im und um das Proton bzw. Neutron gibt und alle diese Elementarteilchen über die QCD in einem muteren stetigen „Quantenfeuerwerk“ wechselwirken, sich umwandeln (Farbänderung Stromquarks) bzw. spontan entstehen und verschwinden (Gluonen, Seequarks und Mesonen) und sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, sprechen wir noch von Bindungs- und Bewegungsenergie im Atomkern, die wir ebenfalls als Masse interpretieren und die die restlichen 99% der Masse des z.B. Protons bzw. Neutrons ausmachen. Die Komplexität der Wechselwirkung und unterschiedlichen energetischen Verhältnisse in den verschiedenen Atomkernen der Elemente führen nun auch dazu, dass streng genommen ein Proton im Wasserstoffatom sowie auch ein Proton im Urankern eine höhere Masse haben als ein Proton in z.B. einem Eisenkern. Eisen ist ja bekanntlich das energetisch stabilste Element mit dem geringsten Energieniveau des Atomkerns. Deswegen liefern ja kleinere Kerne als Eisen bei der Fusionierung Energie, während größere als Eisen beim Zerfall Energie freisetzen.
Schicken wir nun unser kleines Feuerwerkspaket namens Proton oder Neutron im LHC auf die Reise und beschleunigen es auf 40% der Lichtgeschw., so nimmt seine Masse gemäß dem Lorenzfaktor um ca. 20% zu.
Nach meiner Interpretation setzt nun das Higgsfeld dieser Gesamtmasse von 120% unseres Protons oder Neutrons ( um in der Beispielrechnung von oben zu bleiben) einen Widerstand entgegen, wenn wir seine Geschwindigkeit verändern wollen, was wir wiederum als Trägheit interpretieren.
Es ist also nicht nur so, dass das Higgsfeld den Elementarteilchen die Ruhemasse verleiht, wie es immer so schön heißt, sondern generell wohl mit seiner relativistischen Gesamtmasse wechselwirkt. Wie sollte man das denn sonst anders deuten, um das Phänomen der Trägheit der Masse zu verstehen?

Und noch eine Anmerkung zu meinem Unverständnis bezüglich träger und schwerer Masse. Ruhemasse ist – so die Lehrmeinung - das Ergebnis einer Wechselwirkung mit dem Higgsfeld der meisten Elementarteilchen. Und noch mal, weil es mir wichtig ist, wechselwirkt ein Elementarteilchen mit dem Higgsfeld, sprich, verleiht es ihm Ruhemasse, dann setzt das Higgsfeld nach meinem Verständnis aber dann seiner gesamten, also relativistischen Masse Widerstand entgegen bei Geschwindigkeitsänderungen, was wir eben als Trägheit interpretieren, siehe vorherige Überlegungen. Das würde aber heißen, dass Gluonen, die zwar keine Ruhemasse haben, aber auch Energie enthalten und sich deswegen gleich Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen können und außerdem untereinander auch wechselwirken (Grund für das sog. Quark-Confinement), eben nicht mit dem Higgsfeld wechselwirken und somit auch nicht der Trägheit unterliegen.
Betrachten wir aber andererseits das Phänomen der schweren Masse, dann glauben wir zu wissen, dass die Gravitation auf alle Formen von Masse und Energie wirkt, also auch auf Gluonen und Photonen.
Daraus resultiert für einen Laien wie mich die Frage, warum man dann nicht an der Grundvoraussetzung der ART mit ihrer Äquivalenz von träger und schwerer Masse zweifeln muss.

Unter Wiki heißt es im Link zur Trägheit:

de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheit

….Inzwischen ist mit sehr hoher Genauigkeit gemessen worden, dass diese beiden Massen äquivalent sind, also als ein und dieselbe Größe aufgefasst werden können. Die Annahme, dass träge und schwere Masse exakt gleich sind, heißt Äquivalenzprinzip.Es gibt in der klassischen Mechanik keine Erklärung für das experimentell sehr gut bestätigte Äquivalenzprinzip. Es war eine maßgebliche Grundlage für Einsteins Formulierung der allgemeinen Relativitätstheorie. Diese Theorie ist so formuliert, dass die Äquivalenz von schwerer und träger Masse direkt aus der Formulierung folgt, das Äquivalenzprinzip ist also ein grundlegender Bestandteil der Theorie

[/b]

Und da werde ich etwas stutzig. Hat der Heilige Gral da am Ende gar einen kleinen, winzigen Riss?
Dass träge und schwere Masse gleich sind, wurde also nur mit hoher Genauigkeit gemessen, und das ist doch höchst interessant! Man staune, denn dass sie wirklich exakt im mathematischen Sinne gleich sind, ist also noch gar nicht mal sicher.
Und das Äquivalenzprinzip ist eine Grundlage der Formulierung der ART. Die Theorie ist so formuliert, dass die Äquivalenz träger und schwerer Masse daraus folgt. Dann kann ich also ganz spitzfindig folgern, dass es Bestandteil der Theorie ist, aber nicht unbedingt selber als streng bewiesen daraus abgeleitet werden kann. Liegt hier vielleicht so etwas wie eine Tautologie oder Zirkelschluss vor? Könnte eine Erweiterung der ART oder ihr Aufgehen in einer übergeordneten und allumfassenderen Theorie event. auch dazu führen, dass auf der x-ten Nachkommastelle plötzlich doch eine Differenz von schwerer und träger Masse attestiert werden muss?

Und, Michael D., nicht zu früh jubeln. Paris gewann auch im ersten CL Spiel gegen Barca mit 4:0. Im Rückspiel gab es ein 6:1 :cheer:
PS: Und hoffentlich sind wir uns wenigstens da einig: Wichtiger als wer hier Recht hat, ist, dass heute der BVB und natürlich erst recht morgen die Bayern gegen ihre CL-Gegner ordentlich vorlegen. :cheer:

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