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THEMA: Was verursacht die Trägheit der Masse?

Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 17:43 #13381

Michael D. schrieb: 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.


Der Lorenzfaktor gibt für steigendes v zwar eine sehr steile Kurve, sie ist aber nicht exponentiell. Wäre sie exponentiell, müsste sie die Form eConst*v haben.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 19:16 #13383

@ClausS
Klar, die Kurve ist steil, aber nicht exponentiell.

Cyborg schrieb: Dann bitte kurz und knapp rauszitieren und gerne unterzeichne ich dann die Kapitulationsurkunde.

Brauchst Du nicht, wir ziehen im Grunde am gleichen Strang und suchen nach Erkenntnisgewinn. :)

Cyborg schrieb: Das Higgsfeld vermittelt vielen Elementarteilchen Ruhemasse.

Ok.

Cyborg schrieb: 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)...

Einspruch: Mesonen sind meines Wissens nicht in den Nukleonen (Neutronen/Protonen) aktiv, sondern ausserhalb und binden sie zum Atomkern zusammen (Kernkraft). Mesonen haben natürlich Ruhemasse, da sie aus zwei Quarks bestehen. Aber für unsere Betrachtung vergessen wir mal die Mesonen. Wir konzentrieren uns beispielhaft auf ein Neutron.

Cyborg schrieb: ...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.

Ok.

Cyborg schrieb: 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.

Kann ich nicht nachvollziehen. Meinst Du den Massendefekt?

Cyborg schrieb: 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.

Genau das halte ich (sowie Bäker u.a.) für falsch.

Cyborg schrieb: 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?

Genau der Sache wollen wir ja beispielhalft im Inneren eines Neutrons auf den Grund gehen.

Cyborg schrieb: 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.

Das würde gegen Einstein verstossen, gemäss dem auch Energie zur Trägheit beiträgt.

Cyborg schrieb: 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.

Korrekt.

Cyborg schrieb: 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.

Bäker würde sagen, dass es der ART egal ist, woher die Masse kommt. Ob aus der Ruhemasse, der relativistischen Masse oder der Bindungsenergie. Und genau das muss der Trägheit auch egal sein. Nur eins ist völlig klar: dem Higgs-Mechanismus ist es nicht egal.

Cyborg schrieb: 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!

Würde der Higgs-Mechanismus eine Rolle spielen, würde man einen Unterschied messen.

Cyborg schrieb: 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?

Könnte sein. Wir beiden werden den Dingen weiter so präzise wie möglich auf den Grund gehen. :)

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 20:57 #13384

Michael, meine Antworten zu deinen Anmerkungen, wo wir konträr sind:

Cyborg schrieb:
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)...
Einspruch: Mesonen sind meines Wissens nicht in den Nukleonen (Neutronen/Protonen) aktiv, sondern ausserhalb und binden sie zum Atomkern zusammen (Kernkraft).

Stimmt, deshalb habe ich ja "im und um das Proton und Neutron" geschrieben

Cyborg schrieb:
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.
Kann ich nicht nachvollziehen. Meinst Du den Massendefekt?

Genau

Cyborg schrieb:
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.
Genau das halte ich (sowie Bäker u.a.) für falsch.

Müssen wir event. unterscheiden zwischen dem nackten Higgsmechanismus, der vielen Elementarteilchen ihre Masse verleiht und andererseits der Tatsache, dass das Higgsfeld generell jeder Geschwindigkeitsänderung von Massen einen Widerstand entgegensetzt, und zwar auch den relativistischen? Das ist ja genau der Punkt, der mir nicht klar ist. Was bedingt denn sonst die Trägheit, die eigentlich rein fundamental etwas anderes ist als Schwerkraft? Ich wäre dir dankbar, wenn du genau 1-2 Sätze von Bäker rauskopierst, wo klar hervorgeht, dass der Higgsmechanismus nur die Ruhemasse verleiht, aber das Higgsfeld selber nicht für die gesamte verdammte Trägheit verantwortlich ist.

Cyborg schrieb:
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!
Würde der Higgs-Mechanismus eine Rolle spielen, würde man einen Unterschied messen.

Das ist genau mein Punkt. Hier müsste man wissen, wie groß wirklich der Anteil der masselosen Gluonen mit ihrer Bindungsenergie an der Gesamtenergie in deinem Neutron ist. Ist er so groß, dass er ins Gewicht fällt, dann müsste es ohnehin einen Unterschied geben, weil eben diese Gluonen nicht mit dem Higgsfeld wechselwirken. Ist er aber verschwindend klein, dann wurde die Differenz bisher event. noch nicht gemessen, es könnte also eine extrem winzige, aber eben prinzipielle Abweichung geben. Aber auch das gilt nur unter Vorbehalt. Denn Gluonen wechselwirken wiederum auch untereinander und aus ihnen können rein theoretisch Glueballs oder Seequarks entstehen, die dann wieder an das Higgsfeld ankoppeln bzw. dem Higgsmechanismus unterliegen. Und das Standardmodell postuliert ja nur masselose Gluonen. Rein experimentell ist nicht auszuschließen, dass sie eine Masse im MeV besitzen. Bedenke, das Standarmodell postuliert auch masselose Neutrinos, die aber - wie man nun weiß - doch Masse besitzen.

Ich bringe es noch mal auf den Punkt:
Die Elementarteilchen erhalten das, was wir als nackte Ruhemasse interpretieren, durch eine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld (Higgsmechanismus). Dieser ominöse Mechanismus ist unabhängig davon, ob sich die Teilchen im Feld mit konstanter Geschwindigkeit bewegen oder ruhen.
Die Elementarteilchen werden auch im Higgsfeld nicht abgebremst. Aber die Wechselwirkung hemmt die Beschleunigung und nicht die Geschwindigkeit der Teilchen. Die gehemmte Beschleunigung lässt sie träg erscheinen, was die Physiker als Masse interpretieren.
Und ich frage noch mal hartnäckig: Warum ist bei relativistischer Bewegung dann eine größere Kraft nötig, um diese Hemmung zu überwinden? Oder mal grob bildhaft: Wenn ein Elementarteilchen mal am Higgsfeld "hängt", quasi wie ein Fisch am Haken, dann ist der Mechanismus intakt, der Ruhemasse verleiht. Wenn der Fisch dann, während er am Haken hängt noch fetter wird (Zunahme durch relativistische Masse), dann muss der Angler eben stärker ziehen, um ihn einzuholen, sprich es muss mehr Kraft aufgewendet werden, um die Hemmung durch das Higgsfeld zu überwinden.
Was spricht gegen diese Deutung? Der Lorenzfaktor beschreibt nur mathematisch das Phänomen, er liefert keine ontologische Erklärung für die Trägheit.

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? 11 Apr 2017 22:30 #13390

Cyborg schrieb: Ich bringe es noch mal auf den Punkt:
Die Elementarteilchen erhalten das, was wir als nackte Ruhemasse interpretieren, durch eine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld (Higgsmechanismus). Dieser ominöse Mechanismus ist unabhängig davon, ob sich die Teilchen im Feld mit konstanter Geschwindigkeit bewegen oder ruhen.

Soweit einverstanden.

Cyborg schrieb: Die Elementarteilchen werden auch im Higgsfeld nicht abgebremst. Aber die Wechselwirkung hemmt die Beschleunigung und nicht die Geschwindigkeit der Teilchen.

Einspruch. Das ist der springende Punkt. Gassner sagt zwar auch, dass das Higgsfeld die Elementarteilchen an der Beschleunigung hemmt, jedoch sagt Bäker etwas anderes: Leider genau das Gegenteil! Das Higgsfeld verlangsamt die Geschwindigkeit der Elementarteilchen konstant, die sich sonst mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würden. Die Tatsache, dass sie nicht mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, bedeutet automatisch, dass sie eine Ruhemasse haben müssen. So die Argumentationskette. An der Beschleunigung hindert sie das Higgsfeld gemäß Bäker nicht.

Aussage Bäker

So, jetzt haben wir einen direkten Widerspruch zweier promovierter Physiker! Ich persönlich finde die Bäker-Variante einleuchtender. Aber so ganz glasklar hat Bäker die Dinge auch nicht dargestellt. Es hilft nichts, wir müssen uns detaillierter mit dem Higgs-Mechanismus beschäftigen. Wir werden und das gemeinsam im Inneren eines Neutrons klarmachen. Wir kriegen das hin. ;)

Grüsse
Michael

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 11 Apr 2017 23:00 #13394

Michael D. schrieb: Gassner sagt zwar auch, dass das Higgsfeld die Elementarteilchen an der Beschleunigung hemmt, jedoch sagt Bäker etwas anderes: Leider genau das Gegenteil! Das Higgsfeld verlangsamt die Geschwindigkeit der Elementarteilchen konstant,


Wenn die Geschwindigkeit konstant ist, dann ist die Beschleunigung Null bzw. kann ein Teilchen nicht beschleunigen, dann hat es konstante Geschwindigkeit.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 12 Apr 2017 08:28 #13396

Guter Einwand, ich hatte zu schwammig formuliert. Besser: Das Higgsfeld hindert Elementarteilchen (Fermionen, W/Z-Bosonen) daran, sich mit Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen. Bäker sagt, sie bewegen sich immer noch mit Lichtgeschwindigkeit, weichen aber ständig "ZickZack-förmig" vom Kurs ab, um mit dem Higgsfeld zu wechselwirken, so dass ihre effektive Geschwindigkeit unter der Lichtgeschwindigkeit liegt. In dieser Argumentationskette ist jetzt noch keine Masse entstanden. Erst über Einstein lässt sich aus dieser Tatsache dann Ruhemasse berechnen. Was bei Beschleunigung passiert, ist noch unklar. Lassen wir das mal noch offen und bleiben im Hinblick auf Cyborgs Meinung B) unvoreingenommen. Wichtig ist jetzt erst mal die Abschätzung, wie hoch der Energie/Masseanteil der Gluonen in unserem Beispiel-Neutron ist.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 12 Apr 2017 17:43 #13403

Siehst du, Michael, das Ganze ist einfach offen.

Gassner sagt zwar auch, dass das Higgsfeld die Elementarteilchen an der Beschleunigung hemmt, jedoch sagt Bäker etwas anderes: Leider genau das Gegenteil!

Gut, dass du das schreibst. Ich habe nämlich da bei meinem Post mehr oder weniger sinngemäß Gaßner zitiert, kann aber leider nicht mehr die Quelle angeben, wo ich das bei ihm mal aufgeschnappt habe. Und dann wollte ich ihn natürlich auch nicht falsch zitieren, deshalb habe ich nicht auf ihn verwiesen. Aber du bestätigst es jetzt und damit haben wir den Salat. Der eine sagte so, der andere anders.
Ich bin mal so frech und vermute, dass keiner wirklich weiß, wie es nun ist. Jeder stellt nur seine Vermutungen an, aber eben auf einem viel höheren Level als wir Amateure. Dann salben sie das Ganze noch mit viel komplizierter Mathematik, dem großen magischen Zauberstab der Natuwissenschaft, und es wird als schier bewiesene Wahrheit verkauft. Meine Aussage zielt ganz allgemein auf die Art ab, wie heute theoretische Physik betrieben wird, deren Aussagen nicht mehr oder kaum veranschaulicht werden können. Das hat weniger mit den Personen zu tun, als mit der ganzen Systematik. Deshalb lobe ich mir dann die Vertreter der Zunft, die klarstellen, dass das Ganze nur eine Arbeitshypothese ist. Die Frage ist halt immer, ob die Natur all den Schabernak auch mitmacht, den die Mathematik vorgibt. Selbst wenn die mathematischen Modelle noch so konsistent sind, wissen wir bei diesen Dingen nie genau, wie es nun wirklich ist, solange nicht das Experiment oder die Empirie das Urteil fällt.
Ich bleibe also erst mal bei meiner Deutung der Dinge, bis wir mehr wissen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 12 Apr 2017 19:11 #13405

Bei Wikipedia steht z.B.:
"...Die Beschreibung der Nukleonen ist jedoch ein offenes Problem. Die Quarks besitzen nur 5 % der Masse der Nukleonen, die restlichen 95 % der Nukleonenmasse entstammen der Bindungsenergie der starken Wechselwirkung und der Bewegungsenergie der Quarks und Gluonen, welche die Nukleonen aufbauen..."

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 13 Apr 2017 17:58 #13411

Es wird Zeit für eine erste Modellskizze vom Neutron. Wir betrachten ein freies Neutron im Vakuum. Nach aussen hin ist es in Ruhe. Im Inneren hingegen ist "die Hölle los". Quarks und Gluonen bewegen sich mit hohen Geschwindigkeit.

Laut Bäker läuft der Higgsmechanismus wie folgt (ZickZack-Linien). An jedem Punkt der ZickZack-Linie (hellblau) findet eine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld statt. Die dauert eine gewisse Weile, bevor es mit Lichtgeschwindkeit weitergeht. Beschleunigung treten hier gemäss Bäker nicht auf. Effektiv ist ein Quark dann mit Unterlichtgeschwindigkeit unterwegs (roter Pfeil). Vorraussetzung für diese Wechselwirkung ist die schwache Ladung der Quarks (zusätzlich besitzen sie noch elektrische Ladung und Farbladung). Gluonen wechselwirken nicht, da sie nur Farbladung besitzen. Was wissen wir noch über das Neutron:

Durchmesser: \(ca. 10^{-15}m\), Dichte: \(ca. 10^{18} \frac{kg}{m^{3}}\)

Tragen wir jetzt ein paar Fragen zusammen, die uns so einfallen. Mir fällt z.B. eine Frage zu der hohen Dichte ein:
Müsste nicht durch diese hohe Massendichte der Raum um das Neutron gemäss ART gekrümmt sein? Die Antwort kann ich mir selbst geben: sie ist "Nein", denn der Schwarzschildradius des Neutrons beträgt ca. \(10^{-54}m\), also Grössenordnungen kleiner als der Radius. Was für die Krümmung zählt ist also die Absolutmasse, auch wenn die Dichte viel, viel kleiner ist.

Weitere Frage: Um wieviel Prozent wird die Geschwindigkeit der Quarks durch den Higgsmechanismus verkleinert?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 13 Apr 2017 20:29 #13414

Michael D,
kommst du jetzt nicht etwas in den Wald?
Hat sich dieser Bäker diesen Zick-zick-Modell selber ausgedacht? Oder auf welche Publikation oder theoretische Arbeit verweist er da?

Gluonen wechselwirken nicht, da sie nur Farbladung besitzen

Das ist gemäß dem Standardmodell schon mal völlig falsch. Zwar haben sie eine Farbladung, aber sie wechselwirken auch untereinander, verwandeln sich in Seequarks und auch exotische Glueballs sind möglich. Und darin liegt auch der Grund für das sog. Quarkconfinement. Die elektromagnetische Kraft und die Gravitation wirken unbegrenzt, weil ihre Bosonen (Photonen und hypothetische Gravitonen) keine Masse haben. Die starke Kernkraft ist begrenzt, obwohl die Gluonen masselos sind. Versucht man Quarks zu trennen, entstehen aus der reingesteckten Energie wieder nur neue Quarks im Dreieierpack, und das geht nur, weil die Gluonen wechselwirken.

denn der Schwarzschildradius des Neutrons beträgt ca. 10−54m10−54m, also Grössenordnungen kleiner als der Radius

Diese Aussage macht physikalisch keinen Sinn mehr, weil die kleinste mögliche Länge die Plancklänge ist mit ca. 10-35m
Und außerdem bringt Quantemechanik und ART bisher niemand unter einen Hut. Laut Quantenmechanik und Heisenbergscher Unschärferelation müssten auch Teilchen mit so hoher Energie möglich sein, deren Materiewelle kleiner ist als ihr Schwarzschildradius. Da hat aber die ART was dagegen.
Und ob wir beide diese Widersprüche lösen werden, da ist durchaus eher gedämpfter Optimismus angebracht. Ich fürchte, wir müssen den Ball ziemlich flach halten. :unsure:

Weitere Frage: Um wieviel Prozent wird die Geschwindigkeit der Quarks durch den Higgsmechanismus verkleinert?

Ich fürchte, dass man so diese Frage gar nicht stellen kann. Das Higgsfeld verleiht den Quarks Ruhemasse. Damit ist es den Quarks unmöglich Lichtgeschw. zu erreichen. Aber das Higgsfeld bremst oder beschleunigt keine Teilchen, die ruhen oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt sind. Aber es hemmt jede Form der Beschleunigung von Massen, auch der relativistischen Massen, wie ich immer noch glaube, weil es mir bisher niemand glaubhaft widerlegen konnte.

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Letzte Änderung: von Cyborg. Begründung: Nachtrag (Notfallmeldung) an den Administrator

Was verursacht die Trägheit der Masse? 13 Apr 2017 20:38 #13415

Der "ZickZack"-Kurs entstammt einem Feynman-Diagramm. Und eins ist Fakt: Der Higgsmechanismus greift nur bei Teilchen, die eine Schwache Hyperladung besitzen. Gluonen zählen schonmal nicht dazu.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 14 Apr 2017 14:26 #13421

Um der Sache weiter auf den Grund zu gehen betrachten wir ein Quark, das sich hypothetisch so gut wie in Ruhe befindet (wir wissen alle, dass es sowas nicht gibt, aber spielt jetzt keine Rolle). Wir wissen auch alle, dass ein Teilchen im Grunde ein Wellenpaket ist. Wir wollen mal seine De-Broglie-Wellenlänge bestimmen:
\[\lambda=\frac{h}{p}\]
Mit \(p=\frac{E}{c}\) ergibt sich:
\[\lambda=\frac{hc}{E}\]
Mit \(E=mc^{2}\), wobei \(m=m_{0}\) erhält man dann:
\[\lambda=\frac{h}{m_{0}c}=\frac{6,626*10^{-34}Js}{6,5\frac{MeV}{c^{2}}*c}=\frac{6,626*10^{-34}Js*3*10^{8}\frac{m}{s}}{6,5*10^{6}*1,602*10^{-19}J}=\]
\[=\frac{6,626*3}{6,5*1,602}*\frac{10^{-34}*10^{8}}{10^{6}*10^{-19}}*\frac{Js*\frac{m}{s}}{J}=1,91*10^{-13}m\]
Das heisst, ein Quark "in Ruhe" würde ca. 100 mal so viel Raum beanspruchen, wie ihm im Neutron zur Verfügung steht. Berücksichtigen wir dann noch die Heisenbergsche Unschärferelation, kommen wir zu folgender Modellskizze:

Bei unserem hypothetischen Quark in Ruhe findet ständig die Higgs-Wechselwirkung statt, um ihm Ruhemasse zu verleihen. Ein Quark in einem Neutron hat also eine hohe kinetische Energie, weil diese für die entsprechende kleine De-Broglie-Wellenlänge sorgt, damit es gewissermassen "hineinpasst".

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 14 Apr 2017 15:08 #13422

Michael D,
interessant, aber was willst du damit eigentlich in Bezug auf die Thematik deines Threads wirklich sagen?
Manchmal erinnern mich die ganzen Spekultionen der theoretischen Physik an die Diskussionen des Mittelalters um die Frage, wieviel Engel auf einer Nadelspitze Platz haben.
Wie sagt doch Lesch in der gespielten Rolle des Zweiflers am Schluss des Videos zusammen mit Gaßner zum u.a. Higgsfeld: "Haben Sie jetzt noch irgendwelche Zweifel, dass wir Voodoo machen? Nicht wirklich!"
Wie Recht er doch hat. :P

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 14 Apr 2017 15:51 #13423

Ist doch ganz klar. Wenn wir wissen wollen, wie Trägheit entsteht, müssen wir verstehen, wie Masse entsteht. Eins ist klar: Der Trägheit ist es völlig wurscht, ob die Masse durch den Higgs-Mechanismus entsteht, oder über Einsteins m=E/c². Genauso wie der Gravitation. Die Phänomene Trägheit und Gravitation sind nur über den gleichen Proportionalitätsfakter (m) gekoppelt. Es gilt "nur" das Äquivalenzprinzip zwischen träger und schwerer Masse. Die quantenmechanischen Ursachen können so unterschiedlich sein wie die Kraftgesetze \(F=m_{träge}*a\) und \(F=G*\frac{m1_{schwer}*m2_{schwer}}{r^{2}}\). Das will ich herausarbeiten.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 14 Apr 2017 22:48 #13431

Hallo Michael D,
hast völlig recht mit deinem Ansatz. Wenn man verstehen will, wie das Higgsfeld eigentlich funktioniert, muss man sich klar machen, was eine Energieverdichtung (=Masse eines Elementarteilchens) dazu veranlasst, auf die LG aber sogar auf eine Beschleunigung ohne Krafteinfluss zu verzichten, also träge zu werden.
Mit der Bemerkung: Der Trägheit ist es völlig wurscht....., glaube ich, liegst du falsch.
Die Gleichheit der schweren und der beschleunigten Masse, also die Tatsache, dass schwere Masse und beschleunigte Masse die gleiche Kraft spüren, mit diesem Satz ist ein Gleichheitsgrundsatz in der Welt, der zur ART geführt hat, inzwischen eine tragende Säule der Physik.
Aber trotzdem hast du recht mit deinem Argument, dass der Higgsmechanismus zum einen zu diesen standartisierten Energieverdichtungen führt, also zum Herausfallen von Energieverdichtungen aus dem Hintergrund und zum anderen dafür sorgt, dass nur mit Energieaufwand eine Beschleunigung dieser Teilchen herbei geführt werden kann.
Die Teilchenentstehung auf der einen Seite und das Verhältnis der Teilchen zur Energie , also deren Wechselwirkung, sprich Beschleunigungen , ist das eine. Teilchen und Energie in der gekrümmten Raumzeit ist das andere.
Ich glaube, du kämst der Lösung deiner Frage am nächsten, wenn du klären könntest, wie es das Higgs anstellt, überhaupt massebehaftete Teilchen entstehen zu lassen. Oder anders formuliert, welche Eigenschaften muss das Higgsfeld haben, damit es genau die Teilchen zulässt, die es zulässt?
Lass dir aber sagen, dass da viele dran sind, hier eine Antwort zu finden. Ich weiß es auch nicht.
Das Bild, das ich im Kopf habe, sagt lediglich, dass das Higgsfeld als skalares Feld so eine Art Gesetzgeber für die Teilchenentstehung ist und wahrscheinlich auch zuständig ist für die drei Urkräfte, mit denen die Teilchen Kräfte austauschen (Gravitation ausgenommen).
Grüße
Thomas

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 14 Apr 2017 23:26 #13432

Nachtrag zu deiner Modellskizze.
deine Modellskizze zeigt, dass du dir offensichtlich überlegst, ob das Modell der QED auch auf die Verhältnisse in einem Proton oder Neutron zu übertragen sind.
Die starke WW, also der Gluonenaustausch untereinander und zwischen sich und den Quarks erlaubt diese von dir rechnerisch ermittelte Freiheit der Quarks offenbar nicht.
Inwieweit deine kernphysikalischen Überlegungen in Verbindung mit quantenmechanischen Vorgaben harmonieren oder nicht, darauf weiß ich jetzt auch keine schnelle Antwort.
Aber wenn Quarks zu den Elementarteilchen zählen, dann müssen sie auch wellencharakter haben, also in Ruhe eine De Broglie Wellenlänge. Wenn das richtig ist, was du in deinem Bild gerechnet hast und zu einer Teilchenwellengrösse kommst, die hundertmal größer ist als das Neutron selbst, dann stimmt da etwas nicht in der Betrachtung.
Vielleicht liegt der Fehler in der Ruhevorstellung. Die Quarks sind nie in Ruhe. Die sind immer relativistisch unterwegs.
Grüße
Thomas

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 15 Apr 2017 16:42 #13442

Zu Higgs halte ich mich lieber zurück, da ist meine Vorstellung doch noch zu diffus um eine klare Meinung zu vertreten. Ich bin eher skeptisch was dessen Existenz überhaupt angeht. So wie ich auch nicht glaube das es soetwas wie eine Ruhemasse überhaupt gibt. Thomas' Vorstellung zur natur der Masse kommen meiner schon recht nahe.

Hier möchte ich allerdings mal einhaken:

Cyborg schrieb: 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.

Ich denke man darf das nicht so verkürzt sehen und einen wichtigen Zusammenhang einfach überspringen.

Ich sehe den Zusammenhang (nach ART) so: schwere Masse -->wirkt auf--> Raumzeit -->wirkt auf--> ALLES (von Masse unabhängig)
Es gibt keine Gravitationskraft und demzufolge auch keine Beschleunigung im Schwerefeld!
Das Äquivalenzprinzip muss deshalb automatisch gelten, es liegt in der Natur dessen das eine gekrümmte RZ auf alle Objekte ungeachtet deren Massen gleichermaßen wirkt, Genaugenommen hat Einstein das Problem einfach wegdefiniert^^
Träge und schwere Massen können etwas völlig unterschiedliches sein, sind es vielleicht auch, dennoch ändert sich nichtsdaran das man keinen Unterschied feststellen kann, das alle Objekte im "Schwerefeld" gleich schnell fallen (genauer gesagt: bei gleicher Anfangsgeschwindigkeit der gleichen Geodäten folgen)

Gruß
Merilix

assume good faith

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assume good faith

Was verursacht die Trägheit der Masse? 17 Apr 2017 16:46 #13481

Thomas schrieb: Ich glaube, du kämst der Lösung deiner Frage am nächsten, wenn du klären könntest, wie es das Higgs anstellt, überhaupt massebehaftete Teilchen entstehen zu lassen.

Wir wissen, dass es praktisch kein Teilchen in Ruhe gibt. Daher wird die Ruhemasse auch berechnet (über Einstein) und nicht direkt gemessen. Betrachten wir jetzt nochmal unser Quark ausserhalb des Neutrons. Es befindet sich theoretisch fast in Ruhe. Der Higgsmechanismus muss also maximal "am Werk" sein. In Anlehnung an Bäker muss man sich das so vorstellen:

Durch die "federnde" Wirkung sorgt der Higgsmechanismus dafür, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle reduziert ist. Die Federn können dabei auf zweifache Weise aus ihrer Null-Lage ausgelenkt werden: sie können gestreckt und gestaucht werden. Beides bedeutet Energieaufwand, auf Kosten der Ausbreitungsgeschwindkeit. Dieser Energieaufwand stellt die Masse des Quark dar und wird gemäss Einstein (m=E/c²) berechnet. Das heisst, ohne Einstein keine Masse über den Higgsmechanismus. Ausserdem kann man sagen, dass es im Grunde keine Masse, sondern nur Energie gemäss Einsteins E=mc² gibt.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 19 Apr 2017 17:35 #13521

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Wenn ich mir die Skizze ansehe, finde ich die Wechselwirkung des Quark mit dem Higgsfeld wenig überzeugend, weil das Higgsfeld ein großräumiges Feld ist, Massen sich dagegen meist auf kreisförmigen Bahnen bewegen. Wie sollte das Higgsfeld die Masse auf eine kreisförmige Bahn zwingen ?

Für mich sieht diese Art der Bewegung, die ich überhaupt nicht in Frage stelle, eher aus wie eine Rotation in Bewegungsrichtung. Der Effekt wäre derselbe. Neutrinos könnten z.B. so ihre Masse beziehen. Antineutrinos drehen einfach andersrum.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 20 Apr 2017 18:40 #13535

Wie wir wissen, befinden sich die Quarks innerhalb unseres Test-Neutrons. Damit sie sich dort aufhalten können, benötigen sie eine sehr kurze De Broglie-Wellenlänge. Dies bedingt jedoch eine sehr hohe kinetische Energie. Da die Amplituden der Quark-Wellen entsprechend klein sind, spielen auch die Auslenkungen der "Federn" des Higgsfeldes kaum noch eine Rolle und tragen dementsprechend wenig zur Gesamtenergie (m=E/c²) bei. Ergo spielt der Higgs-Mechanismus für die Trägheit der Masse keine nennenswerte Rolle. Im Übrigen ist Bäker der Meinung, dass die bildhafte Vorstellung des Higgs-Mechanismus über "Federn" der mathematischen Beschreibung des Higgs-Mechanismus exakt gleicht.


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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 15:38 #13676

Berechnen wir mal, wie schnell die Quarks in einem Neutron unterwegs sind. Es gilt:
\[v=c*\sqrt{1-\left(\frac{1}{1+\frac{E,kin}{E_{0}}}\right)^{2}}\]
Mit \(\frac{E,kin}{E_{0}}=\frac{\lambda_{E_{0}}}{\lambda_{E,kin}}\) ergibt sich:
\[v=c*\sqrt{1-\left(\frac{1}{1+\frac{\lambda_{E_{0}}}{\lambda_{E,kin}}}\right)^{2}}\]
\[\frac{v}{c}=\sqrt{1-\left(\frac{1}{1+\frac{10^{-13}m}{10^{-16}m}}\right)^{2}}=0,9999995\]
Das sind 99,99995% der Lichtgeschwindigkeit. Wie lange benötigen sie, um ein Neutron zu durchqueren?
\[t=\frac{s}{v}=\frac{10^{-15}m}{0,9999995*3*10^{8}m/s}=\frac{1}{3}*10^{-23}s\]
Also "jede Menge" Zeit, da kann "zwischendurch" viel passieren! Zum Vergleich die Planck-Zeit: \(10^{-43}s\)

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 16:43 #13679

Wow. Eine Lichtgeschwindigkeit von 30 nm/s. Wohnst du in der Nähe von einem schwarzen Loch?

Wenn ich in meiner Gegend eine Durchlaufzeit von 3,3*10^-8s messen würde, würde ich daraus schließen, dass dieses Neutron knapp 10 Meter im Durchmesser misst.

Ein ganz schöner Brummer.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 17:03 #13681

Ein Vorzeichenfehler, klar. Wurde inzwischen korrigiert. Deine Polemik kannst Du Dir sparen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 17:08 #13682

Entschuldige, dass ich mir erlaubt habe auf den Unterschied in Höhe von knapp 16 Zehnerpotenzen hinzuweisen.

Dass jemand sowas rausschickt, ohne sich zu wundern, wunderte mich,

Und dass die Grundaussage auch nach der Korrektur dieselbe bleibt, sagt etwas über die Bedeutsamkeit der Rechnung aus.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 17:13 #13683

Eben. Steuer doch mal was Konstruktives bei.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 17:24 #13685

Du wirst lachen - das kann ich nicht.

Für mich ist der ganze Higgs-Mechanismus ziemlich fragwürdig, da er die Gravitation nicht einbezieht. Wenn ich ein Feld brauche, um Trägheit zu erklären, und ein anderes, um die Gravitation zu erklären, aber beide Felder verhalten sich auf verdächte Weise gleich, dann liegt es nahe nach einem Erklärungsansatz für beide Phänomene zu suchen.

So lange ich den aber nicht gefunden habe, finde ich es vollkommen ausreichend, wenn ich *irgendein* Modell habe, das mir die beobachtbaren Phänomene mathematisch korrekt beschreibt. Und im Hinblick auf diesen Thread muss ich zugeben, dass mir noch gar nicht so ganz klar ist, was hier eigentlich die Frage ist - das mathematische Modell der Trägheit ist ja klar, oder?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 17:38 #13687

Ich hoffe, in diesem Thread ist klar geworden, dass der Higgs-Mechanismus eben nicht! für die Trägheit der Masse verantwortlich ist. Das Modell zur Berechnung für Trägheit/Gravitation ist Newton/Einstein. Mir persönlich genügt das aber nicht. Ich bin davon überzeugt, dass das Phänomen der Trägheit aus einem zugrunde liegenden Mechanismus emergiert. Der Higgs-Mechanismus ist es jedenfalls nicht, denn er berücksichtigt ja nur die Teilchen mit Hyperladung (Quarks, Elektronen, W/Z-Bosonen). In diesem Thread sollen Puzzle-Teile zusammengetragen werden. Das Bild, das sich daraus ergibt, wird schärfer und schärfer werden. Es wird auch regelmässig Mathematik ins Spiel kommen. Ohne Mathematik läuft in der theoretischen Physik gar nichts. Da braucht man gar nicht erst antreten. Würd mich freuen, öfters in diesem Thread von Dir zu lesen.

Gruss
Michael

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 19:56 #13692

Ok, dann verusche ich mal was konstruktives beizutragen.



profmattstrassler.com/articles-and-posts...ggs-field-were-zero/

Meine Interpretation: Zunächst ist in einem Universum ohne Masse die *einzige* sinnvolle Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit.

Eine Abweichung nach unten ist überhaupt nur möglich, wenn eine Wechselwirkung stattfindet. Dabei vergeht jedes Mal ein Quäntchen Zeit.
Das gilt allgemein, also für alle Teilchen und für jegliche Art von Wechselwirkung.

Das Higgs-Feld führt nun zu einer Wahrnehmung von "Trägheit", indem es die Teilchen "aufhält", die mit ihm wechselwirken. Die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung hängt von seinem Wirkungsquerschnitt ab, der umso kleiner wird, je höher die Gesamtenergie des Teilchens ist. Hochrelativistische Materieteilchen zischen also so schnell durch den Raum, dass sie kaum noch dazu kommen mit einem Higgs-Boson zu wechselwirken.

Umgekehrt kann man in den Wellencharakter des Teilchens die Energiemenge bereichnen, die in der Kopplung des Teilchens ans Higgs-Feld steckt. Und die hängt dann über die De-Broglie-Wellenlänge mit seiner relativistischen Masse zusammen.

Will man ein massives Teilchen jetzt beschleunigen, muss man ihm einfach nur Energie zuführen, wodurch seine De-Broglie-Wellenlänge steigt. Die kinetische Energie geht also in die Kopplung ans Higgs-Feld, und entsprechend verringert sich wieder die Wechselwirkungsrate mit dem Higgs-Boson. Das Teilchen scheint zu beschleunigen.

Michael D. schrieb: Wieso führt also die kinetische Energie der Quarks bei Beschleunigung zu einem Trägheitseffekt?


Ist das aus den Erklärungen klarer geworden?

Ganz einfach wieder über die Energie, die in den Kopplungen ans Higgs-Feld (den "Federn") steckt. Je mehr Federn, je stärker die Auslenkung, und je höher die Frequenz, desto schwerer / schneller / träger wirkt das Teilchen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 20:23 #13694

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Hallo,

ich habe eine Frage?

wenn in einem Proton die Quarks mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fliegen und das Proton im LHC Beschleuniger auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Wie schnell sind dann die Quarks?

Gruß 1234

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 20:31 #13695

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