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THEMA: Was verursacht die Trägheit der Masse?

Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 21:02 #13698

Reisender schrieb: 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.

Ok, das fasst mit anderen Worten nochmal das Bisherige zusammen. Bis auf die Tatsache, dass das Higgsfeld wechselwirkt und nicht das Higgs-Boson.

Reisender schrieb: 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.

Das ist falsch. In der Kopplung steckt nur die Energie der Ruhemasse, nicht der überwiegende Teil, nämlich der Grossteil der kinetischen Energie. Genau das habe ich ja bisher herausgearbeitet.

Reisender schrieb: 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.

Leider auch falsch. Die kinetische Energie geht nur zu einem kleinen Teil in die Kopplung ans Higgs-Feld. Ausserdem sinkt bei Energiezunahme die De-Broglie-Wellenlänge.

Reisender schrieb: Je mehr Federn, je stärker die Auslenkung, und je höher die Frequenz, desto schwerer / schneller / träger wirkt das Teilchen.

Wieder falsch. Je kleiner die DeBroglie-Wellenlänge und je höher die Frequenz, desto kleiner die Federn-Auslenkung. Heisst: Je höher die kinetische Energie, desto geringer der Higgs-Mechanismus (siehe Skizze).

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 23 Apr 2017 22:40 #13708

Michael D. schrieb:

Reisender schrieb: 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.

Ok, das fasst mit anderen Worten nochmal das Bisherige zusammen. Bis auf die Tatsache, dass das Higgsfeld wechselwirkt und nicht das Higgs-Boson.


Doch, ich meinte das schon so. Das massive Teilchen wechselwirkt mit dem Higgs-Boson.


Michael D. schrieb:

Reisender schrieb: 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.

Das ist falsch. In der Kopplung steckt nur die Energie der Ruhemasse, nicht der überwiegende Teil, nämlich der Grossteil der kinetischen Energie. Genau das habe ich ja bisher herausgearbeitet.


Du, ich glaube, das hängt ganz von dem Bezugssystem ab, aus dem heraus du die Wechselwirkung beobachtest. Das Higgs-Feld ist ja nicht statisch an einen bestimmten Bezugspunkt im Raum geknüpft.

Je nachdem, welchen Impuls das Higgs-Boson mitbringt, mit dem die Wechselwirkung stattfindet, ergibt sich ein Inertialsystem für die Wechselwirkung, in dem die Materiewelle eines relativistischen Teilchens durchaus lorentzkontrahiert sein kann.

Michael D. schrieb:

Reisender schrieb: 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.

Leider auch falsch. Die kinetische Energie geht nur zu einem kleinen Teil in die Kopplung ans Higgs-Feld. Ausserdem sinkt bei Energiezunahme die De-Broglie-Wellenlänge.

Richtig, die Wellenlänge sinkt natürlich. Ich meinte (und hätte scheiben sollen): "Die Frequenz steigt."

Michael D. schrieb:

Reisender schrieb: Je mehr Federn, je stärker die Auslenkung, und je höher die Frequenz, desto schwerer / schneller / träger wirkt das Teilchen.

Wieder falsch. Je kleiner die DeBroglie-Wellenlänge und je höher die Frequenz, desto kleiner die Federn-Auslenkung. Heisst: Je höher die kinetische Energie, desto geringer der Higgs-Mechanismus (siehe Skizze).


Nein, da liegst du jetzt daneben. Nur weil die Federn im Mittel weniger Auslenkung haben, heißt das nicht, dass in ihnen weniger Energie steckt. Die Welle hat ja nicht nur einen Realteil, sondern auch eine imaginäre Komponente. Bei gleicher Amplitude und gleicher Dauer hat eine höherfrequente Materiewelle auch mehr Schwingungsmoden. Also kann sie trotz geringerer mittlerer Auslenkung einen höheren Energiegehalt haben.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 09:42 #13714

Ich fasse nochmal das bisher Gesicherte zusammen. Die Kausalkette ist also wie folgt:

1. Der Higgs-Mechanismus bedeutet einen Teil Energie, die Schwingungsfrequenz bedeutet einen anderen Teil Energie.
2. Bei einem Teilchen In Ruhe bedeutet der Higgs-Mechanismus die gesamte Energie.
3. Bei v=c bedeutet die Schwingungsfrequenz die gesamte Energie (Photonen, Gluonen)
4. Bei v<c setzt sich die Energie aus beiden Mechanismen zusammen.
5. Gemäss Einsteins m=E/c² ist Energie äquivalent zu Masse.
6. Masse ist träge.

Schlussfolgerung: Die Trägheit der Masse ergibt sich aus der entsprechenden Trägheit der Energie. Die Energie wird nicht allein aus dem Higgs-Mechanismus bestimmt. Daher wird auch die Trägheit nicht allein aus dem Higgs-Mechanismus bestimmt. Was jetzt noch fehlt ist die Herausarbeitung, welche Prozentanteile bei welchen Energien auf den Higgs-Mechanismus und den "Frequenz"-Mechanismus fallen. Um die Kopplung an das Higgsfeld ("Federn") genau zu verstehen, beginnen wir jetzt, uns in die Mathematk der Lagrange-Dichte und des Vakuumerwartungswertes des Higgs-Feldes einzuarbeiten.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 14:45 #13722

Nach einer kleinen Recherche konnte ich Folgendes herausarbeiten:



Zu dieser Darstellung lässt sich (gemäss Bäker) Folgendes festhalten:

1. Dargestellt ist das berühmte Sombrero/MexicanHat-Potential des Higgs-Feldes. Aufgetragen ist die Energie (y-Achse) gegen den Wert des Higgs-Feldes (x-Achse).
2. Kurz nach dem Urknall haben wir uns an der Spitze des Hutes befunden. Dort herrscht Instabilität ("falsches Vakuum"). Es kam zu einem spontanen Symmetriebruch und wir rutschten in ein Energieminimun, indem wir uns noch heute befinden. Das Higgs-Feld hat heute nur noch diesen einen Wert (Vakuumerwartungswert). Der Energieinhalt des heutigen Higgs-Feldes entstammt aus dem früheren Feld vor dem Symmetriebruch.
3. Den Vakuumerwartungswert hat man berechnet und daraus Rückschlüsse auf den Massen/Energiebereich des Higgs-Teilchens gezogen.
4. Das spezielle Energieprofil ("MexicanHat") haben sich Physiker einfallen lassen, damit es am Ende "passt". Relativ riskant aus meiner Sicht. Es passt aber auch nur deswegen, weil man inzwischen das Higgs-Teilchen wirklich gefunden hat. Sonst wär das ganze Kartenhaus zusammengefallen.
5. Wäre die Krümmung in der Hutkrempe genau bekannt gewesen, hätte man die Masse des Higgs-Teilchens vorher genau berechnen können. So konnte man nur einen Bereich angeben, in dem es vermutet wurde. Alles etwas unschön. Na ja, nun hat das gefundene Teilchen anscheinend ja alle erwarteten Eigenschaften des Higgs-Bosons.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 17:35 #13728

Michael D schrieb:

In der Kopplung steckt nur die Energie der Ruhemasse, nicht der überwiegende Teil, nämlich der Grossteil der kinetischen Energie. Genau das habe ich ja bisher herausgearbeitet.

Das sehe ich nicht so. Für mich noch immer offen. Du hast ja selber mal Gaßner zitiert, der mal angemerkt hat, dass das Higgsfeld einzig und allein für die gesamte Trägheit verantwortlich ist.
Ich habe mich ja nun nicht mehr aktiv am Thread beteiligt, aber die Ausführungen von "Reisender" kommen meinem Verständnis in meinen früheren Beiträgen im Thread schon recht nahe. Wo du ihm allerdings mit Recht widersprichst, ist die Sache mit dem Higgsboson. Das hat nichts mit dem Mechanismus zu tun, der Ruhemasse verleiht bzw. bei der Trägheit eine Rolle spielt.
Bäker oder Gaßner? Ich kann nicht nachvollziehen, dass dies schon entschieden wäre.

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? 24 Apr 2017 18:02 #13730

Cyborg schrieb: Du hast ja selber mal Gaßner zitiert, der mal angemerkt hat, dass das Higgsfeld einzig und allein für die gesamte Trägheit verantwortlich ist.

Nein, das hast Du falsch verstanden. Das hat er nicht gesagt, nur das der Mechanismus einen Beitrag zur Trägheit leistet. Lies aber noch mal die Argumentationskette (#13714) von mir. Wo sind da noch logische Lücken?

Gruss
Michael

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 22:05 #13741

Hi Michael.

Die Lücke in deiner "Kausalkette" ist vielleicht die Schlussfolgerung. Die ist nämlich nicht so ganz nachvollziehbar.

Wahrscheinlich unterliegst du dem Irrtum, dass du meinst, die de-Broglie-Wellenlänge würde sich "nur" aus der Ruhemasse berechnen. Und es gäbe daneben vielleicht noch einen weiteren Term, der in die Energie eingeht.

Das ist aber nicht der Fall. Statt dessen musst du auf die Frequenz ggfs. noch den Lorentzfaktor draufmultiplizieren. Der ist im relativistischen Impuls p=y*m*v schon enthalten. Frequenz, Energie, Masse (und damit implizit auch die Trägheit) errechnen sich unabhängig vom gewählten Bezugssystem zu h^2*f^2 = E^2 = (p^2 + m^2) / c^2.

Und wenn du errechnen möchtest, wie sich die Ruhemasse eines Hadrons auf Stromquarkmasse und Bindungsenergie verteilt, z.B. um den Frequenzanteil der Stromquarkmasse auch im bewegten System ausrechnen zu können, dann geht das auch ganz einfach proportional.
Folgende Benutzer bedankten sich: Cyborg

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 22:29 #13743

Michael D,
ich zitiere dich:

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

...und an einer anderen Stelle:

Ausserdem kann man sagen, dass es im Grunde keine Masse, sondern nur Energie gemäss Einsteins E=mc² gibt.

Ich sage nicht, dass in deiner Argumentationskette logische Lücken sind. Aber es sind für mich einfach nur Behauptungen, die wahr oder falsch sein können. Die Beweisführung in den Beiträgen davor überzeugt mich nicht.
Mein Standpunkt bleibt noch immer der: Der Higgsmechanismus verleiht Elementarteilchen Ruhemasse, aber eben nicht allen. Er alleine hemmt jede Form von Beschleunigung von mit Ruhemasse behafteten Elementarteilchen, die gemäß deiner eigenen Aussage (und daran zweifelt niemand) eben letztlich nur eine Form der Energie sind. Steckt zusätzlich noch kinetische Energie in einem solchen Elementarteilchen, so muss eben eine größere Kraft aufgewendet werden, um die durch das Higgsfeld verursachte Hemmung der Gesamtenergie zu überwinden. Dein sogenannter Frequenz-Mechanismus überzeugt mich nicht.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 24 Apr 2017 22:51 #13744

Reisender,
deine Argumentation gefällt mir. Habe ich das richtig verstanden? Dann wäre also auch deiner Meinung nach der Higgsmechanismus für die gesamte Trägheit verantwortlich?
Mein ursprüngliches Verständnisproblem bezüglich der trägen und schweren Masse bleibt aber immer noch. Wir haben nämlich noch die Gluonen, die ja auch eine Form der Energie darstellen, aber nicht mit dem Higgsfeld wechselwirken, da sie keine Ruhemasse aufweisen. Sie sollten damit keine Trägheit aufweisen.
Schwere Masse ist ein anderes Phänomen, hat mit dem Higgsfeld wohl nichts zu tun, sondern mit Gravitation, die aber auf jede Form der Energie wirkt, also auch auf Gluonen und Photonen. Wie kann man somit überhaupt in letzter Konsequenz angesichts dieses Sachverhalts als Grundannahme in der ART die Äquivalenz träger und schwerer Masse voraussetzen?
Die Frage tauchte im Thread schon auf, wurde aber nie beantwortet, wie groß der Anteil der Gluonenenergie an der Gesamtenergie in einem Neutron oder Proton eigentlich ist? Könnte er am Ende sogar so klein sein, dass eine event. doch vorhandene minimale Differenz zwischen träger und schwerer Masse noch nicht experimentell festgestellt bzw. gemessen werden konnte?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 02:06 #13746

Hallo Cyborg,

das ist einfach eine Konsequenz aus der speziellen Relativitätstheorie.

Die Unterscheidung zwischen schwerer und träger Masse macht aufgrund des Äquivalenzprinzips der allgemeinen Relativitätstheorie ebenfalls keinen Sinn.
Und daran hat sich auch mit der Entdeckung des Higgs-Bosons nichts geändert.

Wir haben mit dem Higgs-Mechanismus jetzt lediglich eine plausible Erklärung dafür gefunden, weshalb sich Teilchen mit einem gegebenen Verhältnis aus Impuls und Masse gerade so schnell durch den Raum bewegen, wie wir es beobachten.

Das erklärt aber noch nicht, wieso sich zwei Teilchen mit einer bestimmten Masse aufeinander zu beschleunigen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 11:45 #13752

Erstmal finde das, was wir hier machen, eine schöne Diskussion mit klar unterschiedlichen Meinungen. So soll es sein. Ich bin klar anderer Meinung als Cyborg und Reisender. Ich fasse nochmal deren Standpunkt zusammen:

Das Higgsfeld ist zu 100% für das Phänomen der Trägheit verantwortlich.

Meine Gegenargumente:

1. Gluonen haben sehr viel kinetische Energie (v=c) => grosser Beitrag zum Phänomen Trägheit. Keine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld.
2. Photonen haben Energie (v=c) => Beitrag zum Phänomen Trägheit. Keine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld.
3. Quarks haben sehr viel kinetische Energie. Wäre hier der Beitrag des Higgs-Mechanismus 100%, hätten sie keine kinetische Energie, denn sie würden in ihrer Bewegung zu 100% gehemmt. Beitrag der kinetischen Energie zum Phänomen Trägheit hier deutlich > 0%, ich behaupte sogar >50%.

Gruss
Michael

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 13:50 #13753

Michael,

ich finde die Diskussion eigentlich eher unerfreulich.

Denn du stellst unqualifizierte Behauptungen auf, nummerierst sie durch, verleihst ihnen damit einen Anschein von innerer Logik, und versuchst verzweifelt einen Zusammenhang zu konstruieren.

Gegenargumente ignorierst du geflissentlich. Statt dessen stellst du eine konträre Meinung in den Raum und reitest auf deinen kruden Thesen rum.
Leider gibst du dir wenig Mühe sie stichhaltig zu begründen..

Du hattest mich ja gebeten etwas konstruktives beizutragen. Das habe ich getan. Jetzt reden wir aber mal Klartext.

Mein Eindruck ist, dass du keine Ahnung hast, wovon du hier sprichst. Du scheinst ein sehr naives Verständnis von Trägheit und eigentlich gar keins von der Relativitätstheorie zu haben. Das ist an sich noch nichts schlimmes. Dann ist es aber unangebracht eine Meinung rauszuposaunen, Gegenreden zu ignorieren und am Ende nach einem Schiedsrichter zu rufen. Statt dessen solltest du lieber Fragen stellen, und dich mit den Antworten auch umfassend auseinandersetzen.

Wenn du nämlich einen Standpunkt einnimmst, ohne Ahnung von der Materie (haha!) zu haben, dann läuft das darauf hinaus, dass du von deinem Standpunkt irgendwann abrücken musst. Im weniger günstigen Fall kann es auch dazu führen, dass es Streit gibt und am Ende sind dann alle total genervt. Das möchte ich gerne vermeiden.

Darum: Sei kein Troll. Lern lesen & rechnen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 13:56 #13754

Bist jetzt bin ich noch keinem auf die Nerven gegangen, aber Du gehst mir auf die Nerven. Du hast Dich selbst disqualifiziert. Mach doch einen eigenen Thread auf. Bei meinem bist Du jedenfalls nach diesem Statement unerwünscht.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 13:58 #13755

Kein Problem.

Viel Spaß noch bei deinen Selbstgesprächen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 14:12 #13756

So, nach diesem unerfreulichen Intermezzo machen wir mal weiter. Nach langem Suchen bin auf eine Veröffentlichung gestossen ( Vorlesungsskript SS04, Uni München ), in der endlich mal eine Aussauge zur Energie/Impulsverteilung der Quarks und Gluonen in einem Nukleon getroffen wird. Aufgrund von Streuexperimenten hat man zur Impulsverteilung in einem Proton herausgefunden:

Quarks: 59% des Proton-Impulses
Gluonen: 41% des Proton-Impulses

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 17:49 #13761

Man muss klare Trennlinien in physikalische Vorgänge ziehen .
Das Higgsfeld verleiht Masse an Massebehaftete Elementarteilchen , mehr nicht .

Die Trägheit ist ein Bestreben von Masse den Bewegungszustand beizubehalten und hat nichts mehr mit dem Higgsfeld zu tun .

Hier soll es doch um die Trägheit gehen und deshalb verstehe ich diese Versteifung auf das Higgsfeld nicht , es liefert einen Anteil zur Gesamtmasse eines Körpers mehr nicht .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 17:53 #13762

Michael schrieb:

Quarks: 59% des Proton-Impulses
Gluonen: 41% des Proton-Impulses

Na, das ist doch mal eine Aussage. Diese 41% müssten dann also für die Trägheit blind sein, wenn nur der Higgsmechanismus die Trägheit bedingte. Aber sie sind bei Schwerkraft natürlich auch zu berücksichtigen. Also warum letztlich schwere und träge Masse äquivalent?
Andererseits ist es mit den Gluonen auch so eine Sache. Sie können sich in sog. Glueballs oder auch Seequarks umwandeln, die dann wieder über Ruhemasse verfügen sollten, bevor sie wieder verschwinden.
Jedenfalls ist damit meine Vermutung, wonach die Gluonen event. so extrem wenig zum Gesamtimpuls beitragen, dass der Unterschied zwischen träger und schwerer Masse experimentell bisher noch nicht gemessen werden konnte somit vom Tisch.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 18:02 #13763

@heinzendres
Das was für uns beiden völlig auf der Hand erscheint, ist für andere Forum-Teilnehmer überhaupt nicht offensichtlich. Deswegen mache ich mir die Mühe, die Dinge auf dem Seziertisch auseinanderzupflücken und genau zu analysieren. Ich bin im Prinzip unvoreingenommen, komme aber bis jetzt zu demselben Schluss wie Du. Aber ich will es noch klarer herausarbeiten, denn wenn ich im Internet recherchiere, ist dieses Thema eins der heiss-diskutiertesten in Physik-Foren. Da werden sich die Köpfe heiss geredet, obwohl man überall liest, dass 99% der Masse Bindungsenergie ist und der Higgs-Mechanismus im Grunde nur zu 1% zur Energie/Masse beiträgt. Aber ich kann argumentieren, wie ich will, einige überzeugt es eben nicht. Aber damit kann ich leben. Trotzdem will ich genau verstehen, warum das so ist. Auch mathematisch. Ich will auch vor allem verstehen, was Energie wirklich auf kleinstem Maßstab ist. Mein bisheriger Stand: Es ist die Schwingungsfrequenz eines Quantenfeldes.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 18:02 #13764

heinendres schrieb:

Hier soll es doch um die Trägheit gehen und deshalb verstehe ich diese Versteifung auf das Higgsfeld nicht , es liefert einen Anteil zur Gesamtmasse eines Körpers mehr nicht .

Hast du dann eine Erklärung für diesen Rest oder bist du der Meinung, dass das einfach als Axiom hingenommen werden muss?
Schließlich unterliegt ja auch bei hohen relativistischen Geschwindigkeiten die dann vorhandene relativistische Energie eines Körper der Trägheit. Was ist das dann, das jeder Form von Geschwindigkeitsänderung einen Widerstand entgegensetzt, den wir als Trägheit interpretieren?
Müssen wir aus heutiger Sicht einfach achselzuckend sagen "dös is halt so"?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 18:06 #13765

@Cyborg
Nein, das müssen wir nicht. Ich glaube daran, dass es noch einen grundlegenderen Mechanismus für das Phänomen der Trägheit gibt. Bleib weiter am Ball. Wir werden das gemeinsam klären.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 19:24 #13772

Sorry, wenn ich mich noch einmal einmische.

Kannst du bitte mal definieren, was du mit "Trägheit" eigentlich genau meinst?
Und zwar so richtig präzise, mathematisch und greifbar.

Aus der Definition sollte sich eine Aussage darüber ableiten lassen, wie die Trägheit sich auf die zukünftige bzw. vergangene Wechselwirkung eines Teilchens mit seiner Umwelt auswirkt.

Es sollte insbesondere klar werden:
- Wie kann Trägheit gemessen werden?
- Wie vergleicht man sie mit der Trägheit eines anderen Teilchens?
- Ist sie skalar, vektoriell oder ein Tensor?
- Wodurch und in welcher Menge entsteht sie, verschwindet, oder wandelt sich um? (möglicherweise in Abhängigkeit vom Messverfahren)
- Wenn sie sich umwandelt, in was verwandelt sie sich?
- Gegenüber welchen Veränderungen der Umwelt (Bezugssystem, Rotation, Translation, Beschleunigung, Bewegung anderer Teilchen etc.) ist sie invariant?

Ich bin sicher, dass "wir" dem Mysterium auf die Schliche kommen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 19:42 #13774

Wenn Du es vermeiden kannst, persönlich zu werden, dann sei wieder willkommen.

Was ich mit Trägheit meine, kann ich Dir genau sagen: Das Phänomen "Trägheit" äussert sich darin, dass man zum Beschleunigen von Energie eine Kraft aufwenden muss:
\[F=m_{träge}*a=\frac{E_{träge}}{c^{2}}*a\]

Die Frage ist, aus welchen Anteilen sich diese Energie zusammensetzt. Um das Problem zu vereinfachen haben wir ein Test-Neutron in Ruhe ins Auge gefasst und uns zunächst gefragt, welche Energieanteile die Ruhemasse des Neutrons ausmachen. Streuexperimente zeigen, dass der Energieanteil der Gluonen grob um die 40% sind. Und die wechselwirken nicht mit dem Higgsfeld. Also kann das Higgsfeld nicht allein für das Phänomen Trägheit verantwortlich sein. Klar, Einstein und Newton ist egal, wie sich die Energie aufteilt, die zur Trägheit führt. Ich persönlich vermute aber einen grundlegenden Mechanismus, sonst müsste man zum Beschleunigen keine Kraft aufwenden. Und aus diesem Mechanismus emergiert das obige Kraftgesetz.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 20:15 #13777

Ok.

Damit ist Trägheit aber noch längst nicht definiert.

Was du jedoch implizit definiert hast, sind Kraft, Weg, Zeit und Masse. Außerdem eine Höchstgrenze fürs Verhältnis aus Zeit und Weg, die Lichtgeschwindigkeit.

Auch eine Wechselwirkung kommt da noch nicht vor, d.h. wir argumentieren bislang noch immer im luftleeren Raum.

Und was deine Vermutung betrifft, denke ich: Umkehrt wird ein Schuh draus. Du kannst zwar nach Belieben Energie in ein Teilchen pumpen. Dessen Gesamtenergie (und damit auch die Gesamtmasse) hängt jedoch immer vom gewählten Bezugssystem ab. Das heißt, du kannst einem masselosen Teilchen von jetzt auf gleich 99% seiner Energie entziehen, indem du dich einfach mit ihm mitbewegst.

Massiven Teilchen kannst du damit natürlich nur den Anteil an Energie entziehen, der in ihrem Impuls steckt.


Aber bisher haben wir weder die Gesamtmasse, noch den Impulsvektor für ein System aus mehreren Teilchen überhaupt definiert. Deshalb können wir darüber eigentlich noch gar nicht sprechen. Lass uns daher bitte nochmal genauer in die Definitionsarbeit einsteigen und festlegen, wie wir aus den bereits definierten Begriffen F, m, a, und E die ursprünglich gestellten Fragen zur Trägheit beantwortet kriegen:

- Wie kann Trägheit gemessen werden?
- Wie vergleicht man die Trägheit eines Teilchens mit der eines anderen Teilchens?
- Ist die Trägheit skalar, vektoriell oder ein Tensor?
- Wodurch und in welcher Menge entsteht sie, verschwindet, oder wandelt sich um? (möglicherweise in Abhängigkeit vom Messverfahren)
- Wenn sie sich umwandelt, in was verwandelt sie sich?
- Gegenüber welchen Veränderungen der Umwelt (Bezugssystem, Rotation, Translation, Beschleunigung, Bewegung anderer Teilchen etc.) ist sie invariant?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 20:54 #13782

Ich präzisiere mal weiter:

1. Trägheit äussert sich als Widerstandskraft bei Beschleunigung von Energie in einem Inertialsystem.
2. Trägheit äussert sich als überproportionaler Energiezuwachs bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit.

Aus 1. folgt zum Beispiel:

Wenn ein hypothetischer Eimer mit Wasser sich mitten im Weltraum dreht (vergessen wir mal, dass das Wasser sofort verdampfen würde und nehmen an, dass die Metrik dort exakt flach ist, also Minkowski-Metrik), dann bildet sich ein parabolisches Profil im Eimer. Das würde sich auch bilden, wenn sich der gesamte Weltraum um den Eimer drehen würde.

Für mich hängt die Trägheit ganz eng mit der Beschaffenheit der Raumzeit zusammen.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 21:50 #13783

Danke, Michael!


>1. Trägheit äussert sich als Widerstandskraft bei Beschleunigung von Energie in einem Inertialsystem.

Noch nicht präzise genug. Tatsächlich wirkt bei einer Beschleunigung ja eine Kraft auf das beschleunigte Objekt.
Was meinst du damit, wenn du sagst, es leistet "Widerstand"?
Ich nehme mal an, du meinst damit das Verhältnis von Kraft zu Beschleunigung, also die Masse.


> 2. Trägheit äussert sich als überproportionaler Energiezuwachs bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit.

Auch hier wieder: Lichtgeschwindigkeit ist relativ zum Bezugssystem:
- Wenn du dich mit einem Teilchen mit bewegst, befindet es sich relativ zu dir ja in Ruhe. Transferierst du ihm die Bewegungsenergie E, beschleunigt es relativ zu dir auf v=SQRT((2*E)/m).
- Wenn du dich nicht mitbewegst, dann ist die Beschleunigung nochmal geringer. Es gilt zwar nach wie vor E=F*s und a=F/m, aber durch die Lorentzkontraktion ist s reduziert um den Faktor y=SQRT((1-(v/c)^2)), während m um denselben Faktor erhöht ist.

D.h. die Geschwindigkeitsdifferenz deltaV ist ungefähr (habe hier nicht integriert, sondern den Lorentzfaktor als konstant angenommen) nur noch t*a = t*F/(m*y) = s/v*E/(y^2*s*m)=E/(y^2*v)=E/(v*(1-(v/c)^2))=E/(v-v*(v/c)^2)

Kann auch sein, dass ich mich hier irgendwie verrechnet habe, aber du erkennst das Prinzip: Wenn v nahe an c ist, dann beschleunigt das Teilchen in deinem Bezugssystem fast überhaupt nicht mehr. Obwohl du einen Haufen Energie da reinpumpst.

> Das würde sich auch bilden, wenn sich der gesamte Weltraum um den Eimer drehen würde.

Erstens: Stimmt nicht.

Die Zentripetalkraft ist ja eine Kraftwirkung, die die Eimerwand auf das Wasser ausübt. Das Wasser würde eigentlich divergieren und wird nur von der Eimerwand ständig nach innen beschleunigt. Natürlich nur, wenn sich die Flüssigkeit auch dreht.

Und um in Drehung versetzt zu werden, braucht sie übrigens sogar eine gewisse Viskosität. Ein Eimer voll superfluidem Helium würde dieses Profil gar nicht ausbilden, denn das Superfluid würde gar nicht auf die Idee kommen sich mitzudrehen.

Zweitens - was hat die Zentripetalkraft mit der Trägheit zu tun?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 22:09 #13784

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Hallo Reisender,

Michael D. bezieht sich hier auf Ernst Machs Kritik des Newtonschen Eimerversuchs.

www.spektrum.de/lexikon/physik/machsches-prinzip/9262
de.wikipedia.org/wiki/Machsches_Prinzip

Gruß,
Lulu

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 22:11 #13785

Also meine Theorie ist noch nicht richtig falsifiziert aber ich denke schon weit genug entwickelt . Bei dem Video Potential und Lagrangepunkte hat es dann klick gemacht , woher weiß die Materie wohin sie sich bewegen muss .
1 Woher weiß sie wohin der Vektor zeigt und wie schnell sie sein muss ? .
2 Systeme sind meist aufgebaut wie ihre übergeordneten Systeme .

Was wen Materie gekrümmter Raum einer geringeren Ordnung ist und daher punktförmig erscheint .
Die Farbladung währen die Wände was die Confinement erklären würde .

Bei der Paarbildung werden die Teilchen durch Energie aus der Raumzeit herausgelöst was 2 Teilchen mit entgegengesetzter Raumkrümmung/wellen erzeugt was die Erhaltung der Ladung und auch ihre Annihilation erklärt .
Es müsste eine Wechselwirkung bei höherer als bisher erreichte energiedichte geben bei der nur 1 Teilchen erzeugt wird und die Krümmung in der Raumzeit verbleibt wodurch die Raumzeit eine leichte Krümmung erfährt und den Überschuss an Materie erklärt .

Impuls ist eine Raumverformung durch Energie wodurch bei der Bewegung durch die Zeit eine dreidimensionale Ortsveränderung erfolgt , bei einer Zeitpfeilumkehr würde sich das Teilchen dann auch in die entgegengesetzte Richtung bewegen . Bei Photonen ist diese Verformung schon maximal was erklärt das es die maximale Geschwindigkeit hat .
Masse steht dieser Verformung entgegen , um die Verformung zu verstärken wäre dadurch immer mehr Energie nötig , das müsste man mathematisch falsifizieren können .
Gravitation ist keine Wechselwirkung im klassischen Sinn sondern Materie führt zu einer Verformung der Raumzeit , diese Verformung der Raumzeit wechselwirkt mit der der Materie in der Art das sie versucht sich zum Zentrum der Raumzeitverformung auszurichten .

Also Trägheit wäre somit der widerstand , der Masse der Raumverformung der Materie entgegensetzten würde .

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 22:17 #13786

Also meine Theorie ist noch nicht richtig falsifiziert aber ich denke schon weit genug entwickelt . Bei dem Video Potential und Lagrangepunkte hat es dann klick gemacht , woher weiß die Materie wohin sie sich bewegen muss .
1 Woher weiß sie wohin der Vektor zeigt und wie schnell sie sein muss ? .
2 Systeme sind meist aufgebaut wie ihre übergeordneten Systeme .

Was wen Materie gekrümmter Raum einer geringeren Ordnung ist und daher punktförmig erscheint .
Die Farbladung währen die Wände was die Confinement erklären würde .

Bei der Paarbildung werden die Teilchen durch Energie aus der Raumzeit herausgelöst was 2 Teilchen mit entgegengesetzter Raumkrümmung/wellen erzeugt was die Erhaltung der Ladung und auch ihre Annihilation erklärt .
Es müsste eine Wechselwirkung bei höherer als bisher erreichte energiedichte geben bei der nur 1 Teilchen erzeugt wird und die Krümmung in der Raumzeit verbleibt wodurch die Raumzeit eine leichte Krümmung erfährt und den Überschuss an Materie erklärt .

Impuls ist eine Raumverformung durch Energie wodurch bei der Bewegung durch die Zeit eine dreidimensionale Ortsveränderung erfolgt , bei einer Zeitpfeilumkehr würde sich das Teilchen dann auch in die entgegengesetzte Richtung bewegen . Bei Photonen ist diese Verformung schon maximal was erklärt das es die maximale Geschwindigkeit hat .
Masse steht dieser Verformung entgegen , um die Verformung zu verstärken wäre dadurch immer mehr Energie nötig , das müsste man mathematisch falsifizieren können .
Gravitation ist keine Wechselwirkung im klassischen Sinn sondern Materie führt zu einer Verformung der Raumzeit , diese Verformung der Raumzeit wechselwirkt mit der Raumverformung der Materie in der Art das sie versucht sich zum Zentrum der Raumzeitverformung auszurichten .

Also Trägheit wäre somit der widerstand , der Masse der Raumverformung der Materie entgegensetzten würde .

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 25 Apr 2017 22:59 #13787

Lulu schrieb: Hallo Reisender,

Michael D. bezieht sich hier auf Ernst Machs Kritik des Newtonschen Eimerversuchs.

www.spektrum.de/lexikon/physik/machsches-prinzip/9262
de.wikipedia.org/wiki/Machsches_Prinzip

Gruß,
Lulu


Ah, danke sehr!

So langsam verstehe ich die Idee.

Aber drehen wir den Spieß doch mal um: Wenn wir jetzt einen Eimer haben, der innen verspiegelt ist und voller Photonen, die sich darin endlos im Kreis bewegen, dann würden die doch eine ganz ähnliche Verteilung einnehmen wie z.B. ein Gas. Und sie würden sogar einen Strahlungsdruck auf die Eimerwand ausüben.

Oder?

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Was verursacht die Trägheit der Masse? 26 Apr 2017 10:16 #13797

Fokussieren wir uns mal wieder auf das Wesentliche:

Trägheit der Energie äussert sich als entgegengesetzte Widerstandskraft bei Beschleunigung in einem Inertialsystem.
\[F=\frac{E}{c²}*a\]
Betrachten wir wieder unser Test-Neutron: Ruheenergie: \(940 MeV/c²\), Dichte: \(10^{18}kg/m³\)

Wir haben bisher festgestellt, dass diese Energie zusammengesetzt ist:
\[F=\frac{0.4*(E_{Quarks_{HM}}+E_{Quarks_{KE}})+0.6*E_{Gluons}}{c²}*a\]
mit \(HM\)=Higgs-Mechanismus und \(KE\)=Kinetische Energie

Dem Mechanismus des "Widerstandes" ist es egal, woher die Energie kommt. Es muss etwas ganz Grundlegendes sein, was mit der Gravitation zu tun hat. Ein Mechanismus, der Grössenordnungen kleiner "angreift". Für mich lässt das nur einen Schluss zu: Die Raumzeit muss entgegen der ART in unserem Test-Neutron stark gekrümmt sein. Diese Raumzeit-Krümmung muss irgendwie bei Beschleunigung einen Widerstand hervorrufen. Bei Beschleunigung wird irgendetwas ständig neu "geordnet", ich denke auf der Planck-Skala. Es war für mich immer schon ein Widerspruch, dass nur hohe Energie/Massen-Ansammlungen (mit vergleichsweise kleiner durchschnittlicher Dichte) die Raumzeit krümmen sollen und nicht hohe Energiedichten (bei relativ kleiner Energie/Masse). Desweiteren deutet für mich alles darauf hin, dass die Raumzeit gequantelt ist.

Nachvollziehbare Mathematik ist notwendige Grundlage zur Beurteilung von physikalischen Modellen.

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