Das Higgs-Teilchen wurde zwar noch nicht endgültig gefunden, aber es ist zur Zeit in aller Munde. Das Higgs-Teilchen soll ja allen anderen (massiven) Teilchen die Masse verleihen. Aber warum ist das so? Wie soll das gehen – hängt es den Teilchen Gewichte um den Hals? Und warum können die Teilchen nicht einfach so eine Masse haben? Ist das nicht alles ziemlich weit hergeholt?

Hier will ich versuchen, euch den berühmten Higgs-Mechanismus zu erklären – eigentlich wäre das ein Teil meiner Quantenfeldtheorie-Serie, aber aus aktuellem Anlass erkläre ich es schon heute. Vorkenntnisse der Serie braucht ihr auch nicht, ich bleibe so einfach wie möglich. (Allerdings nicht so einfach wie manche anschauliche Erklärungen, die etwas von Gerüchten über Superstars auf Parties erzählen, das ist mir dann etwas zu vereinfacht.)

Das Standardmodell
Über das Standardmodell der Elementarteilchenphysik ist ja schon viel geschrieben worden – ich mache es hier kurz.

Es gibt zunächst zwei Sorten von “Materieteilchen” (die bezeichnet man oft als “Fermionen”), also solchen, aus denen sich die übliche Materie zusammensetzt. Da sind zum einen die Quarks, die sich zu Protonen und Neutronen zusammenschließen und damit die Atomkerne bilden, und dann die Leptonen: Dazu zählen Elektronen mit ihren schwereren Kumpeln, den Myonen und Tauonen, außerdem noch die berühmt-berüchtigten “Geisterteilchen”, die Neutrinos.

Dieses Bild
zeigt das in einer Übersicht – aber keine Sorge, ihr müsste die ganzen Teilchen nicht auswendig kennen, um den Higgs-Mechanismus zu verstehen:

i-c32dad107b5c16d832bebe6cb85862f3-556px-Standard_Model_of_Elementary_Particles-de.svg.png

Diese Teilchen müssen natürlich auch etwas tun, sonst wäre die Welt ziemlich langweilig. Und da gibt es nicht so wahnsinnig viel, was Elementarteilchen tun können: Sie können von einem Ort zum anderen fliegen oder sie können andere Teilchen aussenden.1

1Ich schreibe hier alles in der Sprache der Feynman-Diagramme, also mit kleinen Bildchen, die zeigen, was die Teilchen so tun. Ganz korrekt wäre natürlich eine Beschreibung über Quantenfelder – aber wie gesagt, die Serie ist noch nicht so weit, dass ich den Zusammenhang zwischen Quantenfeldern und Feynmangraphen schon herstellen könnte.

Betrachten wir erstmal ein Teilchen (beispielsweise ein Elektron), das von einem Ort zum anderen fliegt, das können wir so darstellen:

i-e508859e47eff9e839cccc34448c56ca-propagatorElektron1.jpg

Und dann kann ein Teilchen ein anderes aussenden, ein Elektron zum Beispiel ein Photon:

i-31597decf16d1841c694746ab9ea8503-elektronPhoton1.jpg

Hier kommt also ein Elektron an und sendet ein Photon aus. (Das Photon ist masselos.) Genauso gut kann das Elektron das Photon auch absorbieren (dazu würde man es von schräg rechts unten kommend zeichnen).

Photonen habe ich noch gar nicht erwähnt – die gehören nämlich nicht zu den “Materie-Teilchen” sondern sind “Bindungsteilchen” (auch gern “Bosonen” genannt). Bindungsteilchen werden gern durch Wellenlinien dargestellt (was an Lichtwellen erinnert, denn Photonen sind ja die Lichtteilchen). Im Bild oben sind das die rötlich eingefärbten Kästchen, an denen “Eichbosonen” dran steht.

An Bindungsteilchen gibt es das Photon und die Gluonen, die nur von Quarks ausgesandt werden können, aber mit den Leptonen nichts am Hut haben. Dann gibt es noch die so genannten “Vektorbosonen” W und Z – die werden gleich besonders wichtig werden. Ach ja, die Gravitation gibt es auch noch – zu der gehören als Teilchen die Gravitonen, aber da keiner genau versteht, wie die auf Elementarteilchenebene funktionieren, sind sie oben im Bild nicht mit drin.

Mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Elektron ein Photon (oder ein anderes Teilchen) aussendet oder absorbiert (das ist mathematisch dasselbe), wird durch die sogenannte “Kopplungskonstante” beschrieben. Für Elektron und Photon ist das nichts als die elektrische Ladung des Elektrons (verziert mit ein paar Extra-Faktoren). Je größer die Kopplungskonstante, desto stärker wechselwirken die Teilchen miteinander (man sagt auch, desto stärker “koppeln” sie). Das wird später wichtig werden, wenn wir beim Higgs-Mechanismus ankommen.

Um Elementarteilchenprozesse zu berechnen, malt man jetzt kleine Bildchen wir zum Beispiel dieses hier:
i-208acf9ae71d44e06fdf392577b27d4a-feynman3.jpg

Ihr seht ein Elektron (e) und ein Myon (μ), die aufeinandertreffen und dabei ein Photon austauschen.1 Diese Bildchen sind nicht einfach bloß nette Veranschaulichungen (das sind sie auch, aber nicht nur), sondern sind verkappte Rechenvorschriften, sozusagen in einer Kurzschreibweise. Es gibt genaue Rechenregeln, nach denen ihr zum Beispiel ausrechnen könnt, wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, dass dieser Prozess hier stattfindet, wenn die einfliegenden Teilchen bestimmte Eigenschaften haben. Ein netter Blogger hat das mal hier erklärt.

1Vielleicht wundert ihr euch, weil ich die Photonlinie ein bisschen schräg hätte zeichnen sollen. Tatsächlich ist es aber egal, ob das Elektron das Photon aussendet und das Myon es absorbiert oder umgekehrt – beide Prozesse müssen berücksichtigt werden, und man zeichnet es deswegen oft mit horizontaler Photonlinie. Der Link zum Thema Feynman-Diagramme erklärt das genauer.

Für uns hier wichtig ist vor allem die Rechenregel, die sagt, wie ein Teilchen von einem Ort zum anderen kommt, die also zu diesem einfachen Bildchen gehört:

i-e508859e47eff9e839cccc34448c56ca-propagatorElektron1.jpg

Das zugehörige mathematische Objekt, das da berechnet wird, nennt man den Propagator – aber keine Angst, die Formel dafür brauchen wir nicht. Wichtig ist erst einmal nur, dass der Propagator von der Masse abhängt, und das ist eigentlich ja logisch: Ein ICE kommt anders von A nach B als eine Modelleisenbahn.

Das Problem der schwachen Wechselwirkung
Um zu verstehen, warum man einen Higgs-Mechanismus braucht, müssen wir uns die schwache Wechselwirkung (auch schwache Kernkraft genannt) näher ansehen: Das ist die, bei der die W- und Z-Teilchen eine Rolle spielen.

Diese Wechselwirkung kann nämlich Teilchen ineinander umwandeln. Beispielsweise kann aus einem Elektron ein Neutrino werden:

i-f446efc56a8e5d1c15b99918da038402-elektronWBoson1.jpg

Das funktioniert als einzelner Prozess so nicht – sonst wären Elektronen instabil – aber es kann Bestandteil eines komplizierteren Prozesses sein, etwa so:

i-e1c9ed32a675b32e9123fc99ff4e0ca6-elektronWBoson2.jpg

Hier wandelt sich ein Elektron in ein Neutrino um, das entstehende W-Teilchen verwandelt dann ein up- in ein down-Quark1.

1Auch hier könnte man die W-Boson-Linie horizontal zeichnen (sollte man eigentlich auch): Es ist egal, ob das Elektron ein W aussendet oder ein W+ absorbiert, das kommt genau aufs selbe raus.

Ein wichtiges Beispiel für einen Prozess, der so ein W-Teilchen enthält, ist der Zerfall eines Neutrons in ein Proton, ein Elektron und ein (Anti-)Neutrino:

i-f8b9138b07ffc365e96c9621f8ad2c2e-Feynman_Diagram_-_Negative_Beta_Decay.png

Dabei wandelt sich ein d-Quark des Neutrons in ein u-Quark um (Neutronen haben die Quark-Zusammensetzung udd, Protonen uud), sendet ein W-Boson aus, das dann zerfällt.

Bei der Analyse dieses Zerfalls entdeckte man etwas Erstaunliches: Der Prozess ist nicht spiegelsymmetrisch. Zwei Versuchsaufbauten, die sich nur darin unterscheiden, dass der eine ein exaktes Spiegelbild des anderen ist, zeigen unterschiedliche Ergebnisse. Das ist die berühmte Paritätsverletzung, für die es auch prompt einen Nobelpreis gab – die Geschichte dazu könnt ihr bei Jörg nachlesen.

Auch weitere experimentelle Ergebnisse zeigten, dass hier etwas Merkwürdiges passierte: Anscheinend hängen Prozesse, in denen W- oder Z-Teilchen eine Rolle spielen, von der Drehung der beteiligten Elementarteilchen ab.

Spin und Helizität
Gut, “Drehung” ist nicht ganz das richtige Wort – vornehm spricht man von Spin. (Im Englischen ist aber beides dasselbe Wort.) Den Spin von Elementarteilchen wirklich sauber zu erklären, ist alles andere als einfach. Stellt euch einfach vor, die Teilchen wären kleine Kugeln, die sich drehen, sie haben also eine Drehachse.

Nach den seltsamen Regeln der Quantenmechanik kann diese Drehachse – wenn man sie denn misst – nur in bestimmte Richtungen zeigen. Für die Teilchen, auf die es hier ankommt (das sind die Materieteilchen, also Leptonen und Quarks) zeigt die Drehachse immer entweder in die Bewegungsrichtung oder entgegengesetzt dazu. Man spricht auch von der Helizität. Teilchen können entweder rechtshändig rotieren oder linkshändig: Lasst den Daumen in die Bewegungsrichtung des Teilchens zeigen – die Finger geben dann die “Drehrichtung” des Teilchens an.

i-eb328e45e93f91112fa28c67ef216d9c-helizitaet1.jpg

Die Untersuchung der schwachen Wechselwirkung zeigt jetzt, dass die Materie-Teilchen nur dann mit W- oder Z-Bosonen wechselwirken können, wenn sie linkshändig rotieren, aber nicht bei rechtshändigen Teilchen. Das war natürlich ziemlich ungewöhnlich und war einer der Gründe, warum es alles andere als einfach war, eine vernünftige Theorie dieser Wechselwirkung aufzustellen.

Mit etwas Trickserei gelang es tatsächlich, eine passende Theorie (die V-A-Kopplung (liest man “Vau-Minus-Ah”)) aufzustellen, deren Vorhersagen zum Experiment passten. Allerdings hatte diese Theorie einen massiven Schönheitsfehler.

Auf der Überholspur
Das Problem lässt sich in einem Satz formulieren: Wenn nur linkshändige Elektronen mit den W- und Z-Teilchen wechselwirken, was passiert dann, wenn ich ein Elektron überhole? Stellt euch das Elektron als kleine drehende Kugel vor, die durch die Gegend fliegt, sagen wir nach oben. Das Elektron soll linkshändig sein und kann dann an ein W oder Z koppeln. Jetzt fliege ich am Elektron vorbei, ebenfalls nach oben, und mit einer höheren Geschwindigkeit. Für mich sieht es so aus, als würde das Elektron nach unten fliegen. Damit wäre es rechtshändig und könnte nicht an die Ws und Zs koppeln. Dieses Bild macht das hoffentlich anschaulich:

i-c97464de379be41f178a600a4dd635dd-helizitaet2.jpg

Und das ist ja wohl Blödsinn – es kann ja kaum vom Beobachter abhängen, ob Elektronen nun ein Teilchen aussenden oder nicht; entweder das Elektron zerfällt, oder es zerfällt nicht, aber beides geht ja wohl nicht.

Damals nahm man noch an, dass Neutrinos masselose Teilchen sind. Für die gab es dieses Problem nicht, denn masselose Teilchen kann man nicht überholen, die fliegen immer mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn Elektronen masselos wären, dann könnten wir unsere schöne Theorie retten.

Ja, klar. Und wenn Ideen Goldstücke wären, dann wären alle Physiker Millionäre. Masselose Elektronen? Gibt es da nicht so ein ganz paar Experimente, die zeigen, dass Elektronen eine Masse besitzen?

Aus Masse wird Wechselwirkung
In der Elementarteilchentheorie äußert sich die Masse eines Teilchens ja vor allem darin, wie es von A nach B kommt. Ihr erinnert euch vielleicht noch an dieses Bild von oben (hier vereinfacht ohne die Achsen):

i-63e72e889d4937c44eb1fd661133ba4f-propagatorElektronOhneAchsen.jpg

Es zeigt, wie das Elektron von einem Ort zum anderen fliegt – den “Propagator”.

Und jetzt kommt ein ziemlich genialer mathematischer Trick: Man kann den Propagator für ein Teilchen mit Masse umschreiben in den für ein Teilchen ohne Masse. Das sieht dann so aus:

i-0dffacf74cbb1d1f2f5fb92a1f10b111-propagatorElektronMassenterm.jpg

Links seht ihr den “normalen” Elektron-Propagator, rechts seht ihr eine Summe von Möglichkeiten, von A nach B zu kommen. Die gestrichelte Linie ist dabei der Propagator für ein “masseloses Elektron” (ihr nehmt also die Formel für den Propagator und setzt die Masse m einfach gleich Null). Das masselose Elektron fliegt aber nicht einfach von A nach B, sondern kann unterwegs “Zwischenstation” machen, einmal, zweimal oder mehrmal. (Und nach den Regeln für diese Art Rechnungen muss man alle diese Möglichkeiten addieren, um herauszubekommen, wie das Elektron nun genau von A nach B kommt.) Bei jeder Zwischenstation habe ich einen Kringel dran gemalt. Hier kann das Elektron seine Richtung und Geschwindigkeit wechseln, und mathematisch geht hier jetzt die Masse des Elektrons in die Berechnung dessen ein, was an diesem “Kringel” passiert. Zwischen den “Kringeln” fliegt das Elektron aber mit Lichtgeschwindigkeit, weil es masselos ist.

Dass das Elektron insgesamt nicht mit Lichtgeschwindigkeit von A nach B kommt, liegt an den vielen Zwischenstationen – das Elektron macht quasi Umwege:

i-3453cb5f1bd357e286466f9d07de6ed2-propagatorElektronGesamt.jpg

Wir haben jetzt also ein Elektron, das lichtschnell ist, wenn man ganz genau hinguckt, aber nicht, wenn man nur guckt, welche Strecke es effektiv zurücklegt. Das ganze ist ein bisschen wie bei einem jungen Hund, der mit einem älteren Herrchen oder Frauchen unterwegs ist – er rast ständig hin und her, am Ende kommt er aber doch nur langsam vorwärts.

Hier stand ursprünglich ein Argument zur Impulserhaltung – nach längerem Nachdenken bin ich aber der Ansicht, dass es falsch ist.

An jedem dieser Kringel passiert dabei etwas seltsames: Die Elektronen wechseln ihre Helizität, die Zicks sind also immer linkshändig, die Zacks rechtshändig. Wenn man das so annimmt, dann kann man damit die Wechselwirkung zwischen Teilchen und den W- und Z-Bosonen korrekt beschreiben. Das Problem ist nur, dass Teilchen nicht “einfach so” ihre Helizität wechseln können. Rechnet man die Theorie in dieser Form zu Ende, ergeben sich jede Menge unsinniger Ergebnisse, vor allem ein Haufen Unendlichkeiten, die man auch mit mathematischer Trickserei nicht los wird. (Das hängt mit der so genannten “Eichsymmetrie” zusammen – in der jetzigen Form ist die Theorie nicht eichsymmetrisch. Eichtheorien habe ich hier erklärt. Und ich bin hier etwas schlampig – streng genommen muss man zwischen Helizität und Chiralität unterscheiden; für die Grundidee ist das nicht so wichtig, aber wer Details dazu wissen will, findet sie (auf Englisch) bei quantumdiaries.)

Endlich: Das Higgsfeld
Mit ein bisschen Cleverness können wir aber einen Mechanismus finden, der erklärt, was an den “Kringeln” passiert, ohne dass es zu diesem Problem kommt. Vergleicht nochmal das Bild mit einem Kringel mit dem Bild einer Wechselwirkung von oben:

i-72a162f505278df8566777982641df15-elektronMassentermWW.jpg

Merkt ihr was? Wenn dort, wo der Kringel sitzt, in sozusagen “unsichtbares” Teilchen wäre, dann könnten wir unsere Kringel uminterpretieren, nämlich als Wechselwirkung (das zugehörige Teilchen hier in grün):

i-22a24c19ef208336993fc0c4c676279e-elektronMassentermWW2.jpg

So sieht das dann für unser Elektron auf dem Weg von A nach B aus:

i-b234e40d56b30a99a0fc5e0acb45f478-propagatorElektronMassentermHiggs2.jpg

Damit das klappt, brauchen wir aber natürlich überall dort, wo so ein Kringel sitzen kann, ein passendes Teilchen zum Wechselwirken.1 Und da so ein Kringel überall sitzen kann und an jedem Kringel immer die gleiche Zahl – nämlich das m – dransteht, muss es immer und überall ein passendes Teilchen geben. Das ganze Universum muss also mit diesen Teilchen angefüllt sein, sie sind überall.

1Man könnte denken, das Elektron würde immer nur grüne Teilchen aussenden – aber dabei würde es ständig Energie verlieren, deshalb muss es ein grünes Teilchenfeld geben, mit dem das Elektron wechselwirken kann. Deswegen habe ich die Linien auch wieder wie oben horizontal gezeichnet.

Und – na klar – diese Teilchen sind die Higgs-Teilchen1. Weil sie überall gleichzeitig sind, spricht man auch vom Higgs-Feld. Ihr könnt euch das ein bisschen vorstellen wie die Luft um uns herum – wenn es keinen Wind und keine Luftbewegungen gäbe, sondern die wirklich überall und immer gleich wäre, dann würden wir von ihr nicht viel bemerken, aber sie würde trotzdem unsere Bewegung beeinflussen. (Das erinnert von der Idee her an die Dirac-See.) Ein anderes Bild ist das mit der Party, siehe den Link am Anfang des Artikels.

1Das ist jetzt ein bisschen vereinfacht, genau genommen sind sie es gerade nicht. Im zweiten Teil (seufz, erster Hauptsatz der Bloggodynamik: Blogartikel werden immer länger, als man denkt, selbst wenn man den 1. Hauptsatz berücksichtigt) erkläre ich den Unterschied zwischen Higgs-Feld und Higgs-Teilchen genauer.

Also: Statt einfach mit einer Masse m von A nach B zu fliegen, fliegen alle Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit, aber immer im Zickzack. Immer wenn sie von einem Zick zu einem Zack wechseln, dann geschieht das durch Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld. Dabei wechseln sie jedes Mal ihre Helizität.

Wie groß die Masse eines Teilchens ist, hängt jetzt davon ab, wie stark es mit dem Higgs-Feld wechselwirkt. Die Masse wird also einfach uminterpretiert, nämlich als Kopplung an ein überall vorhandenes Feld. Schwere Teilchen wie zum Beispiel top-Quarks koppeln also sehr stark an das Higgs-Feld, leichte Teilchen wie ein Neutrino (die ja vermutlich eine sehr kleine Masse haben) nur sehr schwach, masselose Teilchen wie Photonen gar nicht.

i-32267808eacd04e03c1838306169613f-WarnschildFormelWinzig.jpg
i-f8eb1420da56fbf0a14eb4e5c2f3c1c2-WarnschildFormelWinzigEnde.jpg

Mathematisch ist das ziemlich simpel: In der Lagrangedichte haben Masseterme die (vereinfachte, ich spare mir hier den ganzen Index-Spinoren-Sonstwas-Müll) Form m2φ2, Wechselwirkungsterme die Form g φ H φ – dabei ist φ das betrachtete Teilchen und H das Higgsfeld. g ist die Kopplung zwischen Higgsfeld und dem Feld φ. Ihr seht, dass die Uminterpretation mathematisch gar kein Problem ist.

Zwischenbilanz

Das ist also der Higgs-Mechanismus. Ich fasse die Ideen nochmal ganz kurz zusammen: Die schwache Kernkraft mit den W- und Z-Bosonen kann man korrekt nur beschreiben, wenn man annimmt, dass sich links- und rechtshändige Teilchen unterschiedlich verhalten. Weil man aber links- und rechtshändig durch bloßes Überholen ineinander überführen kann, lässt sich das nur realisieren, wenn die Materie-Teilchen “eigentlich” lichtschnell sind und nur im “Zickzack” fliegen. Die Zickzacks haben Kringel, an denen die Teilchen ihre Richtung wechseln. Und das wiederum können wir am besten dadurch beschreiben, dass an jedem dieser Kringel unser Teilchen mit einem anderen wechselwirkt – eben dem Higgsteilchen. Dazu muss der gesamte Raum mit einem Higgs-Feld angefüllt sein.

“Äh, ja, aber wenn dieses Higgsfeld immer überall ist, und wenn es sich dadurch äußert, dass es den Teilchen ihre Masse verleiht, was will man dann am CERN noch finden? ”

Gute Frage. Einfach gesprochen, kann man sagen, dass man zusätzliche Higgsteilchen erzeugen kann, solche, die sozusagen überschüssig sind – also quasi einen “Windstoß”.

Weniger einfach gesprochen ist es so, dass das nicht-verschwindende Higgs-Feld elementare Anregungen hat, die selbst wieder wie Teilchen aussehen. Um das zu verstehen, müssen wir uns fragen, wieso das Higgs-Feld eigentlich überall im Raum vorhanden sein soll – kostet sowas nicht extrem viel Energie?

Und das erkläre ich im zweiten Teil.

Kommentare (114)

  1. #1 AndreasM
    17. Dezember 2011

    Schöner Artikel.
    Können die elementaren Anregungen dazu führen, dass irgendwo mehr Higgsteilchen und anderswo weniger sind?
    Können Teilchenbewegungen rein theoretisch so angeordnet werden, dass grossflächige Strukturen im Higgsfeld entstehen?

  2. #2 Spoing
    17. Dezember 2011

    Irgenwie erinnert mich das Higgs-Feld ein bischen an den Lichtäther. Mal schauen, ob dieser Theorie irgendwann das selbe wiederfahren wird.

    Aber zum Verständniss nochteinmal: Masse wird somit einzig als Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld beschrieben. Also ist alles immer mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs, nur durch die Wechselwirkung mit dem Feld sind “schwere” Sachen dazu verdammt immer hin und her zu rennen?
    Wie ist denn dann die Massenträgheit zu verstehen? Reagiert das Feld träge?

  3. #3 Cobi
    17. Dezember 2011

    Wenn die Teilchen sich also mikroskopisch Lichtschnell bewegen, wieso vergeht dann für sie überhaupt Eigenzeit? Müsste dann nicht die “myonenuhr” bei jeder Higgs-Feld-Interaktion einen Sprung vorwärst machen oder wie wird das umgesetzt?

  4. #4 LeviCevita
    17. Dezember 2011

    Was ich bei der ganzen Sache aber nicht verstehe : Wenn das Higgs Feld durch stärkere oder schwächere WW an den “Kringeln” mit den betrachteten Teilchen “entscheidet” wie schwer es ist, welcher Mechanismus entscheidet über die Stärke oder Schwäche der Feldwechselwirkung? Warum wechselwirkt ein Proton stärker mit dem Higgsfeld als ein Elektron ? Verschiebt sich da nicht nur die Fragestellung nach der Masse der Elementarteilchen eine Ebene nach unten und der Hund beisst sich in den Schwanz ?

  5. #5 MartinB
    17. Dezember 2011

    @AndreasM
    “Können die elementaren Anregungen dazu führen, dass irgendwo mehr Higgsteilchen und anderswo weniger sind?”
    Das ist ja letztlich das, was am CERN passieren soll/passiert. Wie gesagt, der Unterschied zwischen Higgsfeld und Higgsteilchen kommt im 2. Teil.

    “Können Teilchenbewegungen rein theoretisch so angeordnet werden, dass grossflächige Strukturen im Higgsfeld entstehen?”
    Wie meinst du das? Ich kann die Frage nicht so recht nachvollziehen.

    @Spoing
    “Irgenwie erinnert mich das Higgs-Feld ein bischen an den Lichtäther. Mal schauen, ob dieser Theorie irgendwann das selbe wiederfahren wird.”
    Stimmt.

    “Wie ist denn dann die Massenträgheit zu verstehen? Reagiert das Feld träge?”
    Naja, Trägheit ist ja ein Maß dafür, wieviel Energie ich brauche, um die Geschwindigkeit zu verändern. Und wenn ich das mit einem Teilchen mache, dann muss ich quasi gegen das Higgsfeld “anarbeiten”. Ganz präzise lässt sich das in diesem vereinfachten Bild wohl nicht fassen, weil man ja lle Möglichkeiten von A nach B gleichzeitig betrachten muss.

    @Cobi
    Du denkst an sowas wie die Zeitdilatation beim Myon-Zerfall, richtig?

    Auch hier das Problem, dass das ganz einfache Bild, wie ich es oben gezeichnet habe, mit Vorsicht zu genießen ist, weil man eben (wie in dem Bild mit der Summe) immer alle Möglichkeiten addieren muss. Und genau wie der Weg von A nach B sich zusammensetzt aus
    A nach B + A nach x nach B + A nach x nach y nach B usw.
    muss man jetzt auch alle Möglichkeiten betrachten, dass das Myon auf dem Weg von A nach B zerfällt. Und da es sich in der Raumzeit bewegt, gibt es dann auch relativistische Effekte.

    Wenn Neutrinos masselos wären (was man ja früher dachte) dann wäre die immer lichtschnell, trotzdem könnten sie zerfallen und zerfallen auch um so wahrscheinlicher, je länger man wartet (was mit der Idee, dass für lichtschnelle Teilchen keine Eigenzeit vergeht, nicht so richtig zusammenzupassen scheint). Das Problem ist, dass man hier letztlich an die Grenzen des Teilchenbildes stößt.

  6. #6 AndreasM
    17. Dezember 2011

    @MartinB: Wenn Teilchen mit dem Higgsfeld interagieren, verändern sie das Higgsfeld, oder? Damit das Higgsfeld immer noch gleichverteilt bleibt, löschen sich diese Veränderungen dann im Mittel aus? Oder sorgt Verfall und Neuenstehung von Higgsteilchen für einen Ausgleich?
    Wenn das CERN im kleinen Massstab einen “Windstoss” im Higgsfeld verursachen kann, gibt es solche dann auch Grösser?
    Aber ich vermute, diese Fragen beantworten sich wahrscheinlich in Teil 2.

  7. #7 MartinB
    17. Dezember 2011

    @LeCevita
    “Verschiebt sich da nicht nur die Fragestellung nach der Masse der Elementarteilchen eine Ebene nach unten und der Hund beisst sich in den Schwanz ?”
    Die Frage nach dem Wert der Masse wird durch den Higgs-Mechanismus tatsächlich nicht beantwortet – jede Teilchensorte hat ihre persönliche Kopplungskonstante. Das ist ja ein Grund, warum man nach grundlegenderen Theorien wie Superstrings o.ä. sucht, weil das Standardmodell sehr viele unerklärte Zahlen enthält.
    Den Higgs-Mechanismus braucht man nicht, um den Wert der Teilchenmassen zu erklären, sondern um zu erklären, wie man einerseits die Linkshändigkeit und andererseits massive Teilchen haben kann.

  8. #8 Aveneer
    17. Dezember 2011

    Vielen Dank für diesen Beitrag Mr. Bäker – Aber so kann es doch nicht sein – oder? Zuviel Reduktion? Alles bewegt sich in Wahrheit mit c? Nichts ist schneller nichts ist langsamer.
    Ich hätte es ja verstanden, wenn das Higgs-Feld nur den Eichbosonen (W/Z) Masse verleiht – aber allem?
    Erhalten Photonen Masse, wenn sie sich durch das Glas im Zick-Zack bewegen? Nein, weil sie dabei nicht ihre Helizität ändern??
    @ Spoing
    „Irgendwie erinnert mich das Higgs-Feld ein bischen an den Lichtäther. Mal schauen, ob dieser Theorie irgendwann das selbe wiederfahren wird.“
    Wie denn? Wenn man ihn mal nachgewiesen hat, dann hätte man den „Äther“ nachgewiesen? Der Hauptgrund warum der Äther abgelehnt wird.
    „Wie ist denn dann die Massenträgheit zu verstehen? Reagiert das Feld träge?“
    Sollte man nicht sagen – verleiht das Feld die Trägheit? Und nimmt die Trägheit zu wenn man sich relativ zum Feld/“Äther“ bewegt ;-).
    Gruß
    Aveneer
    PS: Man stelle ich mal die Dichteverteilung des Higgsfelds im Universum vor? Das Feld müsste doch in der Nähe von Massen dichter sein? Zumindest wäre dies bei den VIP`s und dem Paparazzi(Higgs)-Feld so…

  9. #9 MartinB
    17. Dezember 2011

    @Aveneer
    “Ich hätte es ja verstanden, wenn das Higgs-Feld nur den Eichbosonen (W/Z) Masse verleiht”
    Tut es auch – der Mechanismus ist aber etwas anders als der, den ich hier erkläre. Eigentlich wollte ich den nicht erklären, aber da anscheinend doch Interesse da ist, mal gucken, ob ich das im zweiten (dritten???) Teil hinbekomme.

    – aber allem?”
    Tja, ich hab’s mir nicht ausgedacht. Schön geht anders, das finde ich auch (deswegen fände ich persönlich es ja auch viel cooler, wenn das Higgs-Teilchen nicht gefunden würde), aber im Moment ist es die beste Erklärung, die wir haben. Paritätsverletzung ist nun mal Mist.

    “Wenn man ihn mal nachgewiesen hat, dann hätte man den „Äther“ nachgewiesen?”
    Ich denke, Spoing meint einfach nur, weil auch der Äther etwas ist, was überall ist. Er/sie schrieb ja auch “erinnert an” nicht “ist gleich”.

    “Das Feld müsste doch in der Nähe von Massen dichter sein? ”
    Ja, jein, hmmm. Das ist schwierig. Ich versuchs mal in zwei Worten zusammen mit der Frage von
    @AndreasM
    “Damit das Higgsfeld immer noch gleichverteilt bleibt, löschen sich diese Veränderungen dann im Mittel aus? Oder sorgt Verfall und Neuenstehung von Higgsteilchen für einen Ausgleich?”
    Die Wechselwirkung mit dem Higgsfeld lässt – wenn man das im Teilchenbild beschreiben will – virtuelle Higgsteilchen entstehen, so wie die elektrische Ladung virtuelle Photonen entstehen lässt. Das sind also schon Anregungen des Feldes, aber keine “echten” Teilchen – dafür braucht man hohe Energien wie am CERN. Im Mittel heben die sich tatsächlich raus, sonst würden die Teilchen ja Energie und Impuls an das Higgs-Feld abgeben müssen.

    Wie schon gesagt, hier wird es mit dem Bild der Teilchen ein bisschen grezwertig – man muss sich immer erinnern, dass man ja lauter unterschiedliche Feynman-Diagramme überlagern muss, um ein korrektes Gesamtbild zu bekommen.

  10. #10 Spoing
    17. Dezember 2011

    Mal eine ganz andere Frage: Steckt in dem Higgs-Feld denn theoretisch unendlich viel Energie in jedem Punkt des Universums? Wenn dies nicht der Fall ist müsste es doch somit eine theoretisch maximale Masse in einem Bereich geben. Denn sollten “alle” Higgsteilchen im Umfeld mit der Masse interagieren, könnte die Masse ja nurnoch schwerer werden wenn es selbst Higgsteilchen “Abstrahlt”

  11. #11 Frank Wappler
    17. Dezember 2011

    Martin Bäker schrieb (17.12.11 · 12:20 Uhr):

    > der Zerfall eines Neutrons in ein Proton, ein Elektron und ein (Anti-)Neutrino: Dabei wandelt sich ein d-Quark des Neutrons in ein u-Quark um (Neutronen haben die Quark-Zusammensetzung udd, Protonen uud), sendet ein W-Boson aus, das dann zerfällt. […] Der Prozess ist nicht spiegelsymmetrisch. Zwei Versuchsaufbauten, die sich nur darin unterscheiden, dass der eine ein exaktes Spiegelbild des anderen ist, zeigen unterschiedliche Ergebnisse. Das ist die berühmte Paritätsverletzung

    Richtig.

    > Für die Teilchen, auf die es hier ankommt (das sind die Materieteilchen, also Leptonen und Quarks) zeigt die Drehachse immer entweder in die Bewegungsrichtung oder entgegengesetzt dazu. Man spricht auch von der Helizität. Teilchen können entweder rechtshändig rotieren oder linkshändig

    Auch richtig.

    > Die Untersuchung der schwachen Wechselwirkung zeigt jetzt, dass die Materie-Teilchen nur dann mit W- oder Z-Bosonen wechselwirken können, wenn sie linkshändig rotieren, aber nicht bei rechtshändigen Teilchen.

    Das stimmt offenbar nur, sofern dabei die jeweiligen “Bewegungsrichtungen” konsistent bzgl. eines geeigneten Systems ermittelt wurden;
    naheliegender Weise z.B. bzgl. des Systems der “Versuchsaufbauten”, insbesondere bzgl. des Systems des dabei wesentlichen W- oder Z-Bosons.

    Die genannten Untersuchungen umfassen aber offenbar z.B. nicht alle (zumindest denkbaren) Messungen des Zerfalls eines (freien) Neutrons bezüglich eines Systems, gegenüber dem sich das Neutron anfänglich schneller als mit “Beta-Endpoint-Geschwindigkeit” bewegte (d.h. wohl etwas schneller als 0,7 c).

    > Das Problem lässt sich in einem Satz formulieren: Wenn nur linkshändige Elektronen mit den W- und Z-Teilchen wechselwirken, was passiert dann, wenn ich ein Elektron überhole?

    … scheint deshalb von einer Prämisse auszugehen, die nicht von Untersuchungsergebnissen getragen ist.

  12. #12 MartinB
    17. Dezember 2011

    @Spoing
    Nein, das ist ein etwas falsches Bild. Bei der Wechselwirkung mit dem Higgsfeld entstehen ja virtuelle Higgsteilchen (Anregungen des Higgsfelds um seinen “Standardwert”), davon kann es beliebig viele geben. Ganz ählich wie eine elektrische Ladung virtuelle Photonen erzeugt, auch davon kann es beliebig viele geben.

    Ich sehe schon, dass ich die Geschichte mit Higgs-Feld, Higgs-teilchen und Anregungen im 2. Teil noch etwas detaillierter erklären muss (ich hoffe, ich verstehe es gut genug).

  13. #13 Aveneer
    17. Dezember 2011

    @MartinB
    Ich sollte vielleicht abwarten bis Teil 2 ggf.3 und… abgehandelt sind, aber…

    Kann man einem Photon eine Masse zuschreiben, wenn es sich im Zick-Zack durch ein Medium bewegt?

    Wenn alle Teilchen sich (in Wahrheit) mit c bewegen – also „masselos“ sind – welches v relativ gibt es dann noch in der SRT??? Zu was kann man sich dann noch ins Ruhesystem transformieren…

    Gruß
    Aveneer

  14. #14 MartinB
    17. Dezember 2011

    @Aveneer
    Jetzt musst du wieder mit dem Teilchenbild aufpassen – das ist in der Quantentheorie halt nicht perfekt: Es ist ja nicht ein Teilchen, das einen klar definierten Zickzack-Kurs fliegt, sondern das Teilchen nimmt alle denkbaren Zickzack-Kurse, die man dann aufaddiert, so wie in meiner Quantenfeldtheorie-Serie beschrieben. Das einfache Zickzack-Bild ist insofern stark vereinfacht.
    Und wenn man an richtige Quantenfelder denkt, dann haben die einfach Anregungen und Feldkonfigurationen, die an jedem Punkt in der Raumzeit definiert sind, deswegen gibt es auch keine Probleme mit der SRT.

    Vielleicht hilft die QFT-Serie (besonders die Abschnitte über das Pfadintegral und der über den propagator) beim Verständnis weiter.

    Das ist das tückische bei all diesen anschaulichen Erklärungen – die haben immer ihre Grenzen, gerade das Teilchenbild. Es sind halt Versuche, die Formeln irgendwie in eine Bildsprache zu packen, und je nach Fragestellung ist mal das eine, mal das andere Bild besser. Ich habe immer mehrere Bilder im Kopf und wechsle nach Bedarf hin und her – aber für einen Außenstehenden sieht das vermutlich arg willkürlich und etwas wirr aus.

  15. #15 Aveneer
    17. Dezember 2011

    Nachdem ich nicht einmal verstehe auf welche der beiden Fragen, dass die Antwort war (oder auf beide?), werde ich wohl besser auf den nächsten Teil warten und mir bis dahin die QFT-Serie noch einmal ansehen.

  16. #16 Gustav
    18. Dezember 2011

    Ein sehr schönes Beispiel wie Gedankenexperimente (Teilchen das überholt wird) unser Bild über die Physik ändern können.

    Auch ein sehr schöner Artikel, der das ganze wirklich gut beschreibt. Dass Fragen bei einem solchen Thema immer offen bleiben und noch “nacherklärt” werden muss, ist wohl selbstverständlich. Immerhin geht es hir um eine wirklich komplexe Theorie, nichtabelsche Eichtheorie, wie der Yang Mills Theorie, Quantum chromodynamics (QCD) spielt natürlich eine Rolle (wenn auch die Higgs field Theorie darüber hinausgeht), usw, all diese einzelnen Theorien könnten schon hunderte Blogposts ausfüllen und wären trotzdem nicht hinreichend erklärt (ansonsten würden ja PhysikstudentInnen ihre Zeit an der Uni verschwenden, sie bräuchten nur Blogs lesen ;-)). So ergibt dieser Artikel aber einen sehr schönen Einblick.

    So jetzt aber genug geschleimt… 😉

  17. #17 Frank Wappler
    18. Dezember 2011

    Gustav schrieb (18.12.11 · 00:23 Uhr):
    > […] wie Gedankenexperimente (Teilchen das überholt wird) unser Bild über die Physik ändern können.

    Zunächst sicherlich das Bild, es sei beliebig, welches Bezugssystem man (zur Bewertung von “Händigkeit“) zugrunde legt, wenn man schreibt, “dass die Materie-Teilchen nur dann mit W- oder Z-Bosonen wechselwirken können, wenn sie linkshändig rotieren“.

  18. #18 MartinB
    18. Dezember 2011

    @alle
    Tut mir Leid, ich habe in den Kommentaren Mist gebaut. Habe gestern abend nochmal in die Formeln geguckt, die sind eindeutig: Die Erklärung mit den virtuellen Teilchen ist falsch.
    Die Teilchen, die eine Masse bekommen sollen, koppeln (so wie es auch im Text oben steht) an das konstante Higgs-Feld, ohne dass sie dabei virtuelle Teilchen anregen müssten, die Masse der Teilchen ergibt sich direkt als Produkt aus dem wert des konstanten Higgsfeldes und der Kopplung.

    Vermutlich bedeutet das, dass mein Argument mit der Impulserhaltung im Text nicht ganz passt – werde ich nochmal drüber nachdenken und ggf. korrigieren. Ich hoffe, für den 2. teil kriege ich das alles auf die Reihe.

  19. #19 MartinB
    18. Dezember 2011

    Ich habe den Text oben korrigiert und das Impulserhaltungsargument gelöscht.

  20. #20 Jan von nebenan
    18. Dezember 2011

    Hey, diese Erklärung war ja echt mal f*cking awesome! :-) Ich glaube, so anschaulich habe ich noch nie etwas über Higgs & Co. gelesen.

    Zwei Anmerkungen habe ich aber: 1. Mir ist nun nicht ganz klar, wie man überhaupt eine Helizität für z.B. ein Elektron definieren kann, wenn es doch ständig seine Helizität wechselt. Oder liegt das auch wieder am “Aufaddieren” aller Möglichkeiten, so dass am Ende die “richtige” Helizität etwas überwiegt?

    Und 2., kann es sein dass du nicht sauber zwischen Helizität und Chiralität getrennt hast? 😉 Links-/rechtshändig bezieht sich doch eigentlich nur auf die Chiralität; die Helizität entspricht nur der Chiralität wenn sich das Teilchen lichtschnell bewegt. Die Definition für Helizität ist ja einfach H = p · S (in Vektorschreibweise), ergibt also eine Zahl im Intervall [-1,1], während die Chiralität per Def. entweder positiv oder negativ ist. (Habe ich zumindest so in Erinnerung…) Aber wie gesagt, dennoch eine supertolle Erkärung, ich bin sehr auf den zweiten Teil gespannt!

  21. #21 MartinB
    18. Dezember 2011

    @Jan
    “kann es sein dass du nicht sauber zwischen Helizität und Chiralität getrennt hast?”
    Jupp, da war ich ein “bisschen” schlampig – eigentlich müsste man mit dem 4-Komponentigen Spinor arbeiten.

    Ich bin gerade über diesen Link hier gestolpert, ich glaube, der erklärt das etwas detaillierter als ich:
    http://www.quantumdiaries.org/2011/06/19/helicity-chirality-mass-and-the-higgs/

  22. #22 Theres
    18. Dezember 2011

    Hihihi (aus dem verlinkten Artikel): “Electrons (left-chiral) and positrons (right-chiral) are two completely different particles, as evidenced by the positron’s mustache.”
    Das ist hübsch … würde ich zu gern mal sehen :)
    Aber dein Artikel, MartinB, ist auch ohne Bart sehr klar und gut verständlich, für mich klarer als jeder zuvor, um mich den Vorrednern in der Anerkennung anzuschließen.

  23. #23 roel
    18. Dezember 2011

    @MartinB du erhälst den Preis für die einfachste Erklärung schwieriger Sachverhalte. Ich bin auch auf den 2. Teil gespannt.

  24. #24 MartinB
    18. Dezember 2011

    @alle
    Ich hatte gerade einen Mailaustausch mit Flip Tanedo von den Quantum diaries, der mir ein paar offene Fragen beantwortet hat. Sobald ich das richtig verstehe, werde ich das entweder oben einbauen oder in den nächsten Text, aber so wie ich es sehe, hat er einige der oben angesprochenen Fragen (die ich mit den virtuellen Teilchen falsch beantwortet habe) sehr gut klären können.

  25. #25 Frank Wappler
    18. Dezember 2011

    MartinB schrieb (18.12.11 · 14:44 Uhr):
    > [“kann es sein dass du nicht sauber zwischen Helizität und Chiralität getrennt hast?”] Jupp, da war ich ein “bisschen” schlampig – eigentlich müsste man mit dem 4-Komponentigen Spinor arbeiten.

    Kann es sein, dass jemand, der sauber zwischen Helizität und Chiralität unterscheidet, das Problem gar nicht hat, um das der Artikel Aufhebens macht (“[…] was passiert dann, wenn ich ein Elektron überhole?“) ?

    Denn der Chiralität eines Elektrons (z.B.) “passiert beim Überholen” offenbar: nichts.

  26. #26 Sascha Vongehr
    19. Dezember 2011

    Man sollte nicht schreiben das alle Masse vom Higgs kommt. Fast all Deine Masse ist Bindungsenergie (E = m c^2); Higgs ist ein klitzekleiner Beitrag.
    Es ist schon seit langem unverstaendlich wie wir Leute als Crackpots abstempeln wenn sie Aether theorien in Erwaegung ziehen aber auf der anderen Hand das Higgsfeld in solcher Weise beschreiben:
    http://www.science20.com/alpha_meme/higgs_discovery_rehabilitating_despised_einstein_ether-85497

  27. #27 MartinB
    19. Dezember 2011

    @Sascha
    Hmm, ich dachte, das mit der Bindungsenergie stünde irgendwo, ich kann mich deutlich erinnern, das geschrieben zu haben – muss wohl im zweiten Teil sein, oder ich habe den Absatz wieder gelöscht. Auf jeden Fall hast du recht.

    Das Higgsfeld ist aber doch insofern kein Äther, weil es lorentzinvariant ist – es gibt kein “Ruhesystem” zum Hintergrundfeld.

  28. #28 Tom
    19. Dezember 2011

    Danke – bin gespannt auf den zweiten Teil!

  29. #29 Kuchlbacher Rudolf
    23. Dezember 2011

    Wieder einmal ein sehr verständlicher Beitrag, danke!

    Was sich mir allerdings grade verschließt ist, dass der Pfeil des Neutrinos im Diagramm des Beta-Zerfalls nach unten zeigt? Ich würde den intuitiv nach oben als richtig empfinden – wo liegt mein Fehler? (Als völlig ungeübter in Feynman-Diagrammen…)

  30. #30 MartinB
    23. Dezember 2011

    @Rudolf
    Einer der fiesen kleinen Tricks: Der Pfeil in die falsche Richtung sagt, dass es ein Anti-neutrino ist. Das hat man deswegen so eingeführt, weil dann an jedem Knoten ein Pfeil rein und einer rausläuft, egal welchen Prozess man betrachtet. Dann kann man die Diagramme ohne Probleme drehen und sie bleiben immer richtig.
    Siehe auch den alten Post
    http://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/10/wie-funktionieren-feymandiagramme.php
    Da gibt es relativ weit unten den Abschnitt “Die Ladung” – da kannst du sehen, dass das so praktisch ist, weil man Ort- und Zeitrichtung vertauschen kann und sich am Diagramm dann nichts ändert.

  31. #31 Markus Termin
    23. Dezember 2011

    @ rudolf: “Es ist schon seit langem unverstaendlich wie wir Leute als Crackpots abstempeln wenn sie Aether Theorien in Erwaegung ziehen aber auf der anderen Hand das Higgsfeld in solcher Weise beschreiben:” …

    Auf dieser hohen Verständigungs-Ebene können wir gerne diskutieren. Wir müssten dann Higgs-Feld ebenso mit Reichs “Orgon-Energiefeld” abgleichen, das passt nämlich auch.

  32. #32 perk
    24. Dezember 2011

    das passt nämlich auch

    denn gegensätze ziehen sich an…

  33. #33 roel
    5. Juli 2012

    @MartinB “eigentlich wäre das ein Teil meiner Quantenfeldtheorie-Serie” Vielleicht kannst du das in die Artikelserien integrieren. Das macht das wiederfinden leichter.

  34. #34 MartinB
    5. Juli 2012

    @roel
    Ja, könnte ich mal tun.

  35. #35 roel
    5. Juli 2012

    @MartinB aber?

  36. #36 MartinB
    5. Juli 2012

    @roel
    aber ich habe diese Woche viel um die Ohren und muss erst mal herausbekommen, wie ich mit unserem defekten Blogsystem auf die Artikelserienseite Zugriff bekomme…

  37. #37 FTH 74
    16. Juli 2012

    Es ist ein schöner Artikel. Es gibt zum Higgsmechanismus eine alternative die nicht auf spontane Symmetriebrechung zurückgeht. Für Diejenigen die Interesse an der Weltliteratur haben, also an den Weltreligionen man findet unter googel Jesusistelija dort eine Skizzierung Konsequenzen einer bestimmten Welt, die die Physik dennoch angemessen einbezieht.

  38. #38 FTH 74
    15. August 2012

    Endlos langen Text gelöscht – einen Link lasse ich mir ja gefallen, aber mehr bitte nicht.

  39. #39 FTH 74
    19. August 2012

    Dann löschen Sie bitte alles von mir, weil Sie genau wissen, dass dieser Link nicht mehr zu meiner Seite führt, die wurde zensiert. Wer bei so einem wichtigen Anliegen rauslöscht, der hat kein Halt in wissenschaftlichen Verantwortung und gegenüber der Menschlichkeit und solche Menschen gab es nicht wenige in unserer Geschichte.

  40. #40 MartinB
    19. August 2012

    @FTH
    Woher soll ich wissen, wohin Ihr link führt – wenn Sie glauben, dass ich jeden Link hier anklicke, dann irren Sie sich.

  41. #41 Marcel Baartz
    La Gomera Spanien
    24. November 2012

    Bitte entschuldigen Sie die vielleicht ziemlich dumme Frage: ¿Habe ich es richtig verstanden: Masse existiert gerade deswegen weil die Lichtgeschwindigkeit c unüberwindar ist?

  42. #42 MartinB
    24. November 2012

    @Marcel
    Das würde ich so nicht sagen.
    Jedes Teilchen, das die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen kann, muss eine Masse haben und jedes masselose Teilchen bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit. Ob man deswegen sagen kann, dass Masse existiert, *weil* es die Lichtgeschwindigkeit als Grenze gibt, halte ich für fraglich bzw. ein bisschen irreführend.
    Generell ist es bei den ganz fundamentalen Theorien der Physik schwer, von echten “Erklärungen” zu reden:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/31/kann-die-physik-die-welt-erklaren/

  43. #43 kitten
    2. Januar 2013

    Ein Frage:
    Wie wird das (virtuelle) Teilchen in der Literatur üblicherweise genannt, welches mit dem Elektron in obigen Beispiel wechselwirkt und ihm dadurch seine Ruhemasse gibt? Es muss Spin 1 und eine schwache Hyperladung von 1 haben, richtig? Das Higgsboson welches am LHC gesucht/gefunden wurde ist es ja nicht. Wie sieht der Feynman Graf dazu genau aus?

  44. #44 MartinB
    2. Januar 2013

    @kitten
    Ich kann dir gerade nicht folgen – das Elektron bekommt seine Masse vom Higgsfeld (aber nicht vom Higgsteilchen).

  45. #45 kitten
    2. Januar 2013

    @MartinB
    Das Elektron wechselwirkt mit dem Higgsfeld um seine Masse zu bekommen. Da wo der Kringel in Deinen Bildern ist, absorbiert das Elektron ein Teilchen aus dem Higgsfeld oder emittiert ein Teilchen welches vom Higgsfeld aufgenommen wird. Dieses Teilchen nennt Leonard Susskind Ziggs-Teilchen. Das ist aber sicherlich nicht der Standardname in der Literatur.

  46. #46 MartinB
    3. Januar 2013

    @kitten
    Normal heißt das einfach das Higgs-feld. Es wird nicht wirklich ein Teilchen absorbiert oder emittiert, das ist nur die Darstellung im Feynman-Diagramm. In der Summe wechselwirkt das Elektron mit dem (statischen) Higgsfeld – das wird im zweiten Teil noch etwas ausführlicher erklärt.

  47. #47 kitten
    3. Januar 2013

    @MartinB
    Hmmm…so ganz befriedigt mich die Antwort nicht, also probiere ich anders zu fragen:
    Ein elektromagnetisches Feld kann man sich aus Photonen aufgebaut denken, richtig? Aus was für Teilchen ist dann das Higgsfeld aufgebaut? Oder ist diese Vorstellung beim Higgsfeld falsch?

  48. #48 MartinB
    3. Januar 2013

    @kitten
    Nein, falsch ist die Vorstellung nicht, aber die einzelnen Teilchen des Higgsfelds haben keine besonderen Namen.
    Das legt daran, dass die anderen Komponenten des Higgsfeldes an die Eichbosonen koppeln. Im zweiten Teil habe ich das kurz beschrieben:
    Man hat vor der Symmetriebrechung 4 masselose Eichbosonen und ein 4-komponentiges Higgsfeld.
    Die beiden W-Bosonen und das Z-Boson fressen jeweils eine Komponente des Higgsfelds auf und bekommen dabei ihre Masse. Diese drei Komponenten haben keine eigenen Namen, sondern heißen einfach Higgs-Feld.
    Das Higgsfeld bekommt einen Vakuumerwartungswert (das Minimum im Sombrero vom zweiten Teil) – das ist das Feld, an das die anderen teilchen koppeln, um ihre Masse zu bekommen. Und Anregungen um dieses Wert heißen dann “Higgs-Teilchen”.
    Es ist leider kompliziert…

  49. #49 sipisaet
    17. Februar 2013

    @MartinB
    ein paar Fragen:
    Wenn ich das richtig verstanden habe, fliegt ja jedes massive Teilchen als Masseloses Teilchen wegen Wechselwirkung mit dem Higgsfeld im Zickzack dur den Raum, sodass es effektiv mit unter Lichtegeschwindigkeit und einer durch die Stärke der Wechselwirkung bestimmten Trägheit durch den Raum und dieses Phänomen bezeichnet man dann als Masse. Bei jedem Richtungswechsel ändert es seine Helizität.
    1. Wenn man die Helizität entdeckt hat, wie können da massive Teilchen bei ständigem so schnellen Wechsel, dass ihn kein Detektor der Welt bemerkt, der Helizität, effektiv doch eine feste Helizität haben?
    2. Ist Masse nicht eigentliche eine Energieäquivalenz und nicht ein effektives runterbremsen durch Umwege?
    3. Oder muss ich dann zwischen zwei Arten von Masse unterschieden, die sich gleich verhalten, einmal die der Elementarteilchen die vom Higgsfeld herrührt und einmal der droße Rest der Masse der normalen Materie der von der Energie der Teilchen die in ihr gebunden ist herrührt?

  50. #50 Niels
    17. Februar 2013

    @sipisaet

    zu 1)
    Tatsächlich ändert sich bei jedem Wechsel die Chiralität, die Helizität bleibt erhalten.
    Diese Feinheit hat MartinB absichtlich weggelassen, weil die Sache mit der Chiralität ziemlich trickreich ist.
    Siehe oben im Artikel:

    Und ich bin hier etwas schlampig – streng genommen muss man zwischen Helizität und Chiralität unterscheiden; für die Grundidee ist das nicht so wichtig, aber wer Details dazu wissen will, findet sie (auf Englisch) bei quantumdiaries.)

    zu 2)
    Die Sache mit dem Runterbremsen ist letztlich nur eine Veranschaulichung, da darf man sich nicht dran festbeißen.
    Keine Sorge, in der mathematischen Beschreibung gibts keine Probleme mit der Masse-Energie-Äquivalenz.

    zu 3)
    Das ist richtig.
    Die fundamentalen Elementarteilchen (also die Quarks, die Leptonen und die Eichbosonen) bekommen ihre Masse über das Higgs-Feld.
    Atomkernbausteine sind allerdings keine fundamentalen Elementarteilchen. Protonen sind aus einem Down-Quark und zwei Up-Quarks aufgebaut, Neutronen aus zwei Downs und einem Up.
    Diese Quarks haben jeweils eine Masse von etwa 3 MeV.
    Drei davon wiegen also ungefähr 10 MeV.
    Protonen und Neutronen wiegen dagegen ungefähr 950 MeV.
    Der Higgs-Mechanismus verursacht die Masse der Kernteilchen also nur etwa einem Prozent. Der Rest stammt aus der Bindungsenergie aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen den Quarks. Man sagt auch, der Rest der Masse werde von Seequarks (virtuellen Quark-Antiquark-Paaren) und Gluonen (den Austauschteilchen der starken Wechselwirkung) verursacht.

  51. #51 Rainer Zufall
    12. November 2013

    Ich habe noch nicht ganz verstanden, wie das Feld genau funktioniert. Das Elektron sendet bei jedem Kringel ein grünes Teilchen aus (oder absorbiert es). Diese grünen Teilchen müssten doch eigentlich auch mit anderen Elektronen wechsewirken und daher messbar sein (selbst wenn sie nur als Feldauslenkung zu verstehen sind, auch die Feldauslenkung müsste messbar sein). Aber dann bräuchte man doch nur empfindliche Messgeräte und keinen LHC um das zu messen.
    Ein anderes Problem: Wenn ein Elektron beschleunigt wird sendet es elektronmagnetische Strahlung aus. Wie kann es dann Zickzack fliegen ohne sehr viel Strahlung dabei abzugeben?

  52. #52 MartinB
    12. November 2013

    @Rainer
    Nein, die grünen Kringel sind eine direkte Wechselwirkung mit dem überall vorhandenen Higgsfeld.

    “Wie kann es dann Zickzack fliegen ohne sehr viel Strahlung dabei abzugeben?”
    Ja, das ist die Gefahr bei Feynman-Diagrammen (gilt auch für den ersten teil der Frage): Man muss ja alle Möglichekiten überlagern – der Gesamtzustand des Elektrons ist einer, bei dem es sozusagen überall zicks und zacks gibt; deswegen stellt sich das Problem letztlich nicht.

    Ist immer etwas schwierig, diese Bildchen genau richtig zu interpretieren, ich habe das neulich (naja, als ich noch Zeit zum Bloggen hatte…) hier erklärt
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2013/08/25/verfuhrerisch-einfach-feynmandiagramme/

    Hoffe das hilft weiter.

  53. #53 Rainer Zufall
    13. November 2013

    OK, aber wie kann ein Elektron denn mit einem Feld wechselwirken, ohne dass das Feld die Wechselwirkung weitergibt? Oder etwas einfacher formuliert: Der Glühdraht einer Glühbirne regt das elektromagnetische Feld an, woraufhin das elektromagnetische Feld mein Auge anregt und so die Wechselwirkung weitergibt. Die Anregung bleibt also nicht im elektromagnetischen Feld stecken, sondern beeinflusst mein Auge.
    Wie ist das dann mit unserem Elektron? Es regt das Higgsfeld an. Wie kann da die Wechselwirkung “stecken bleiben”?
    Ehrlich gesagt blicke ich als Laie bei dem Artikel über Feynmanndiagramme nicht durch. Wie kann man denn alle Möglichkeiten überlagern?
    Entweder ein Photon erzeugt ein Positron und ein Elektron oder nicht. Aber beides gleichzeitig wird sicher nicht passieren. In Wirklichkeit passiert dann doch nur einer von beiden Prozessen, oder? Nur bevor es passiert wissen wir noch nicht, welcher Prozess stattfinden wird.
    Ich hoffe ich hab mich verständlich ausgedrückt…

  54. #54 MartinB
    13. November 2013

    @Rainer
    “Wie ist das dann mit unserem Elektron? Es regt das Higgsfeld an. ”
    Nein, nicht wirklich. Es überträgt ja keine Energie ans Higgsfeld, es wechselwirkt zwar mit ihm, aber es verliert ja keine Energie – sonst würden rumfliegende Elektronen abgebremst werden und man müsste sich fragen, welches das “Ruhesystem” des Higgsfeldes ist. (Antwort: es gibt keins, das Higgsfeld sieht für alle Beobachter gleich aus, egal wie sie sich bewegen.)

    “Entweder ein Photon erzeugt ein Positron und ein Elektron oder nicht. Aber beides gleichzeitig wird sicher nicht passieren. In Wirklichkeit passiert dann doch nur einer von beiden Prozessen, oder?”
    Nein, genau so ist es nicht.
    Wenn ein Elektron von A nach B fliegt, dann kann es das direkt tun oder es kann unterwegs ein Photon aussenden und später wieder absorbieren, oder auch zwei oder es kann unterwegs mit einem anderen Teilchen wechselwirken. Alle diese Möglichkeiten muss man berücksichtigen. Das Gesamtergebnis ist die Summe über alle diese Möglichkeiten.

    Einigermaßen anschaulich habe ich versucht, das hier zu erklären (Stichwort Überlagerung):
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012/10/10/quantenmechanik-und-realitat/

    Etwas tiefer geht die Erklärung hier
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2013/01/05/quantenzustaende/

    Und ganz im Detail diskutiere ich das in den ersten teilen der Quantenfeldtheorie-Serie.

    Und ja, das ist auf den ersten Blick verwirrend und erscheint widersinnig. Ein Prof sagte mal “Das kann man nicht verstehen, man kann sich nur dran gewöhnen.”

  55. #55 Rainer Zufall
    13. November 2013

    Hier haben Sie mal kurz erkärt, was Felder sind
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2011/10/29/qft-fur-alle-was-sind-felder/

    Der Vergleich mit dem Gummituch ist super, ich kann mir jetzt viel besser vorstellen, was Felder eigentlich sind.
    Nur an die Sache mit dem Higgs-Feld hab ich mich noch nicht ganz gewöhnen können 😉
    Wie kann ein Elektron mit einem Higgs-Feld wechselwirken, ohne Energie an selbiges abzugeben?
    Oder: Wie kann man mit einem Gummituch wechselwirken, ohne es zu einer Auslenkung anzuregen?
    Das Feld kann mich doch nicht in meiner Bewegungsfreiheit beschränken (indem es mir Masse verleiht) ohne selbst beeinflusst zu werden, schließlich ist eine einseitge Beeinflussung nach Newton III nicht möglich.

  56. #56 MartinB
    14. November 2013

    @Rainer
    “Wie kann ein Elektron mit einem Higgs-Feld wechselwirken, ohne Energie an selbiges abzugeben?”
    Ein Energietransfer ist für eine Wechselwirkung nicht notwendig – wenn ein Ball elastisch von einer Wand zurückprallt, hat er hinterher auch dieselbe Energie wie vorher., trotzdem schränkt die Wand die bewegung des balls ein.

  57. #57 Loqii96
    Bremen
    28. November 2013

    Hallo,
    Ist dies richtig: ein Teilchen bewegt sich nicht direkt von einem zum anderen Ort sondern es bewegt sich im Zickzack in Lichtgeschwindigkeit und wechselwirkt mit dem higgs Teilchen, es wechselt auch die helizität wodurch man die Wechselwirkung des elektron mit den w und z bosonen erklärt.
    Ist das higgs Boson Dan eine Art wechselwirkungsteilchen ??
    Warum muss man im CERN erst kollisionen verursachen um ein higgs Teilchen zu beweisen? Wie kann es sein das bei der Kollision ein higgs Teilchen entsteht, es befindet sich doch überall ?

  58. #58 MartinB
    28. November 2013

    @Loqii96
    Ja, das erste was du schreibst ist einigermaßen richtig. Allerdings nicht ganz – denn die kleinen Bildchen, die ich hier male, sind so genannte Feynmandiagramme, und was ein teilchen tatsächlich tut, das bekommt man erst heraus,wen man alle Möglichkeiten überlagert.
    Es ist also nicht so, dass ein elektron, das von A nach B fliegt, an einem ganz bestimmten Ort die Richtung wechselt und aus dem Zick ein Zack wird, sondern man muss alle denkbaren Orte betrachten und über die in geeigneter Weise addieren. Ein bisschen habe ich das hier erklärt:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2013/08/25/verfuhrerisch-einfach-feynmandiagramme/

    Deine zweite Frage wird im zweiten Teil des Artikels beantwortet. Kurz gesagt: Es gibt das Higgs-Feld, damit wechselwirken die Teilchen und bekommen so ihre Masse. Und in diesem feld kann man zusätzliche Anregungen erzeugen, die äußern sich dann als Higgs-Teilchen. Ausführlich, wie gesagt, im zweiten Teil erklärt.
    Und nicht verzweifeln, wenn das alles nicht sofort einsichtig ist – es hat seinen grund, warum Physikstudis den Higgsmechanismus erst im 6. Semester oder so lernen…

  59. #59 Loqi96
    Bremen
    29. November 2013

    Alles klar verstehe, also man muss mit Wahrscheinlichkeiten rechen und weiß nie wo sich das Elektron befindet. Aber trotzdem ist es doch so, dass das Elektron an einem Ort die Richtung wechselt von zick zu Zack, richtig ?
    Mein Ziel ist es den Mechanismus nur grob zu verstehen. Also das Elektron wechselwirkt mit einem virtuellen higgs Teilchen und erhält durch beliebig starke Wechselwirkung seine Masse.
    Ein tatsächliches higgs Teilchen kann man am LHC mit hohen Energien erzeugen. Nun aber zur helizität. Das Elektron wechselt ja immer die helizität und dann müsste es ja mal mit den w und z bosonen wechselwirken und mal nicht, da sie nur mit linkshändigen Teilchen wechselwirken. Wie kann das sein, ein Teilchen muss doch immer wechselwirken oder nicht? Was tuhen überhaupt die bosonen ?

  60. #60 MartinB
    30. November 2013

    “ber trotzdem ist es doch so, dass das Elektron an einem Ort die Richtung wechselt von zick zu Zack, richtig ?”
    Jein. In einem einzelnen Feynmandiagramm ist das so, in der Summe über alle aber nicht wirklich, weil sich die Zicks und Zacks überlagern.

    “ann müsste es ja mal mit den w und z bosonen wechselwirken und mal nicht,”
    Ja, so ist es.

    “Was tuhen überhaupt die bosonen ?”Ein Elektron, das mit einen W-Boson wechselwirkt (also eins absorbiert oder aussendet) wird zu einem anderen Teilchen, beispielsweise einem Neutrino, so wie in dem Bild oben. Aber das können die Elektronen eben nur, wenn sie gerade linkshändig sind.

    Zum “nur grob verstehen” reicht vielleicht auch dieser Link hier, da erkläre ich das ganze ein bisschen weniger detailliert:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012/07/05/das-higgs-teilchen-im-schnelldurchgang/

  61. #61 Loqi96
    Bremen
    30. November 2013

    Danke für die tollen Antworten !!
    Aber warum hat Licht bzw Photonen überhaupt Lichtgeschwindigkeit, denn je höher v desto höher die Masse beziehungsweise Energie. Die Ruhe,asse des photons ist Null aber sobald es sich bewegt kann es doch nicht Lichtgeschwindigkeit haben oder ?

  62. #62 MartinB
    1. Dezember 2013

    @Loqi
    Das Problem habe ich nicht verstanden. Dass die Energie mit der Geschwindigkeit wächst, gilt ja nicht für masselose Teilchen, die haben immer Lichtgeschwindigkeit.

  63. #63 Loqi
    Bremen
    1. Dezember 2013

    Wenn man alle Möglichkeiten der Bewegung eines elektrons addiert und sozusagen überlagert bekommt man ja eine tatsächliche Flugbahn des elektrons heraus, welche eine zick zack Bewegung ist oder nicht ?

  64. #64 MartinB
    1. Dezember 2013

    @Loqi
    Nicht.
    Oder genauer, nicht wirklich.
    Elektronen verhalten sich ja auch wie Wellen – insofern ist es schwierig, die “tatsächliche” Flugbahn eines Elektrons anzugeben. Letztlich gibt es das Elektron ja nicht als kleines, lokalisiertes teilchen sondern – je nach Theorie, die du betrachtest – als Wellenfunktion oder Quantenfeld. Der Zick-Zack ist ein Bild innerhalb der Logik von Feynman-Diagrammen.

    Wenn du es wirklich genau wissen willst, dann kommst du um ein bisschen mehr Quantenmechanik nicht herum – siehe zum Beispiel meine Serie über die Schrödingergleichung oder zur Quantenfeldtheorie. Sehr gut ist auch das Feyman-Buch QED, das kann ich sehr empfehlen.

  65. #65 Loqi
    Bremen
    1. Dezember 2013

    Kann ich mir das als Veranschaulichung so vorstellen und einfach sagen dass es mit einer Wahrscheinlichkeit im Zickzack bewegt ?

  66. #66 MartinB
    1. Dezember 2013

    @Loqi
    Nein, das trifft es auch nicht wirklich. Das korrekte Ergebnis für das verhalten des Elektrons ergibt sich erst als Überlagerung aller denkbaren einzelprozesse, aber weil jeder dieser Prozesse nicht einfach mit einer Wahrscheinlichkeit, sondern mit einer Wahrscheinlichkeitsamplitude (die eine komplexe Zahl ist) bewertet wird, kann man dem Einzelprozess nicht direkt eine Wahrscheinlichkeit zuordnen – denn die einzelnen Prozesse interfereieren miteinander.

    Vielleicht sollte ich mal einen Blogartikel mit dem Titel “Ein Teilchen fliegt von A nach B” schreiben…

  67. #67 Loqi
    Bremen
    1. Dezember 2013

    Sie haben oben geschrieben das ein Teilchen statt direkt von a nach b zu Fliegen Umwege macht in Form einer Zickzack Bewegung und das Teilchen welches es von zick zu Zack wechseln lässt ist das higgs Teilchen also warum ich das jetzt aufeinmal falsch ? Warum fliegt ein Teilchen im zick zck wie oben beschreiben?

  68. #68 MartinB
    1. Dezember 2013

    Weil das, was da oben steht, ein einzelner Feynmangraph ist, das Verhalten des Teiclhens aber erst durch die Überlagerung von allen denkbaren Möglichkeiten zustande kommt. Das ist im Text vermutlich nicht deutlich genug gesagt, weil ich auf meinen alten Text zu Feynmandiagrammen verlinkt habe, da steht es im Detail.

  69. #69 Rainer Zufall
    5. Dezember 2013

    Da möchte ich jetzt noch mal einhaken:
    Wenn wir das Elektron in einem (von mir aus auch dreidimensionalen) “Potentialtopf” einsperren, und an den Rändern Detektoren aufstellen, die Photonen messen können, erhalte ich stets Informationen über jede noch so kleine Geschwindigkeitsänderung des Elektrons. Denn eine Beschleunigung des Elektrons würde das Aussenden von elektromagnetischer Strahlung verursachen, die von meinem Detektor gemessen werden kann.
    Wie ist das dann im Sinne der Feynmanndiagramme? Wenn das Elektron sich in einem Überlagerungszustand aus mehreren Geschwindigkeiten und Orten befindet, müssen sich zwangsläufig auch die ausgesendeten Photonen in einem Überlagerungszustand befinden (außer das Elektron bleibt stets in Ruhe, dann wäre aber die Unschärferelation verletzt). Soweit ich weiß hat aber bisher kein Detektor bisher so einen Überlagerungszustand messen können, es wurden schließlich noch nie “halbe Photonen” entdeckt.

  70. #70 Niels
    5. Dezember 2013

    @Rainer Zufall

    erhalte ich stets Informationen über jede noch so kleine Geschwindigkeitsänderung des Elektrons

    http://de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation

    Allerdings wird bei der Wechselwirkung des Higgs-Feld mit dem Elektron gar keine Strahlung ausgesendet. Woher soll auch die dazu nötige Energie stammen?

  71. #71 Rainer Zufall
    5. Dezember 2013

    @Niels
    ja aber was genau passiert denn dann, wenn ich eine Situation wie oben konstruiere?
    Ich meine, Geschwindigkeitsänderungen sind ja nicht notwendigerweise unscharf: Wenn ich messe, dass ein Elektron eine Geschwindigkeit zwischen 3 und 5 m/s hat (Δv=2m/s) und dann durch einen Detektor erfahre, dass es eine Beschleunigung von 4 m/s erfahren hat, weiß ich, dass es nun eine Geschwindigkeit zwischen 7 und 9 m/s hat. Ich habe also nie die Geschwindigkeit scharf bestimmen können, nur die Geschwindigkeitsänderung, also ist die Ort-Impuls Unschärfe nicht verletzt.
    Funkt mir hier vielleicht die Energie-Zeit-Unschärfe dazwischen?

    “Allerdings wird bei der Wechselwirkung des Higgs-Feld mit dem Elektron gar keine Strahlung ausgesendet. Woher soll auch die dazu nötige Energie stammen?”

    Ja, genau das ist ja das Problem was ich nicht verstehe. Klassisch betrachtet bewegt es sich entweder im zikzak (geht nicht wegen Energie) oder gerade (Geht nicht weil dann langsamer als Licht).
    Quantenmechanisch betrachtet ist es in einem Überlagerungszustand aus mehreren Zuständen. Aber ein Detektor kann ja keine überlagerten Photonen sehen, sondern nur einzelne.
    Die Photonen würde das Elektron übrigens auch ohne Higgs-Feld bei jeder Beschleunigung aussenden.

  72. #72 MartinB
    5. Dezember 2013

    @RainerZufall
    Ich glaube, du vrmischt unzulässig die unterschiedlichen Modellvorstellungen: Ein beschleunigtes geladenes teilchen in der klassischen Physik sendet Photonen aus.
    Aber ein einzelner Feynman-Graph, bei dem das Elektron an einer Stelle mit einem Masse- oder Higgs-WeWi-Knick seine Richtung ändert (was es ja eh nicht wirklich tut, man muss ja über alle Positionen des Knickpunts integrieren) ist ein Feynmangraph ohne Photonenaussendung, das wäre wieder ein anderer.

  73. #73 Rainer Zufall
    6. Dezember 2013

    Aber kann man nicht pauschal sagen, dass in dem Fall, dass der Detektor kein einziges Photon registriert, dass es dann auch sicher keine Geschwindigkeitsänderung gab?
    Und dann ist jeder Feynmanngraf einzeln betrachtet unmöglich.
    Wenn ich jetzt alle möglichen Feynmanngrafe übereinanderlege habe ich die Rechnung unmöglich+unmöglich+unmöglich=möglich. (Kann man mir noch folgen?)
    Wie geht das denn?
    Übrigens, damit niemand genervt von meinen Fragen ist: Das sind wirklich reine Interessensfragen, ich versuch hier nicht irgendjemanden fertigzumachen. Dazu versteh ich sowiso viel zu wenig von Quantenphysik.

  74. #74 MartinB
    6. Dezember 2013

    “dass es dann auch sicher keine Geschwindigkeitsänderung gab?”
    Nein, nicht wirklich.

    Einzelne, in der klassischen Physik unmögliche Prozesse haben in der Quantenmechanik nun mal eine Wahrscheinlichkeit, siehe auch den Tunneleffekt als prominentes Beispiel. Da hast du letztlich das gleiche – es passiert etwas, das klassisch unmöglich ist und wenn du versuchst, dir den Moment vorzustellen, wo sich das teilchen mit negativer Energie in der Barriere befindet, hast du ein Problem…

    Aber ich glaube, ich werde die Anregung demnächst aufnehmen und wirklich einen “Ein Teilchen fliegt von A nach B”-Text schreiben.

  75. #75 Rainer Zufall
    7. Dezember 2013

    Ist der Satz
    “jeder einzelne Feynmanngraf für sich genommen ist unmöglich”
    denn richtig?
    Da geht es ja nicht nur um die ausgesendeten Photonen, sondern auch um den Impulserhaltungssatz (oder gilt der auch nicht in der Quantenmechanik?).
    Einen Impuls hat schließlich auch ein Teilchen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, wie das Elektron im Feynmanngraf.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Photon#Photonen_im_Vakuum

  76. #76 MartinB
    7. Dezember 2013

    Ist der Satz
    “jeder einzelne Feynmanngraf für sich genommen ist unmöglich”
    denn richtig?

    Jein. Feynmangraphen verletzen überraschenderweise nicht die Energie- und Impulserhaltung, auch jeder für sich nicht (und in der Summe schon gar nicht).

    Verwendet man dagegen die Pfadintegraldarstellung in der Quantenmechanik, so muss man alle denkbaren Pfade von A nach B betrachten, die dann im einzelnen gekrümmt sind und so – wenn man sich ein klassisches Teilchen auf so einer Bahn vorstellt, die Impulserhaltung verletzen würden. (Ich hoffe, das habe ich mir gerade richtig überlegt – wenn hier jemand von den Experten mitliest, sagt doch mal, ob das stimmt.)

    Wie gesagt, ein ausführlicher “von-A-nach-B”-Text wird hoffentlich demnächst folgen.

  77. #77 MartinB
    7. Dezember 2013

    Nachtrag: Nach nochmaligem Nachdenken ist mir klar geworden, wo der scheinbare Widerspruch zwischen dem quantenmechanischen Pfadintegral ohne Impulserhaltung und der üblichen Darstellung von Feynmangraphen mit Impulserhaltung herkommt:
    Wen sich in einem feynmangraphen ein Teilchen von A nach B bewegt (man zeichnet da ja immer ne gerade Linie), dann wird die Amplitude dafür durch den Propagator bestimmt. Der enthält schon die Summe über alle Möglichkeiten von A nach B zu kommen – das Pfadintegral in der QM ist ja gerade eine Möglichkeit, den Propagator (in der QM) zu berechnen, siehe
    http://en.wikipedia.org/wiki/Propagator#Path_integral_in_quantum_mechanics

    Jaja, ein Teilchen von A nach B zu bringen ist gar nicht so einfach…

  78. #78 Rainer Zufall
    7. Dezember 2013

    Das, was ich als Widerspruch gesehen habe ist folgender:
    Ein Elektron bewegt sich von links nach rechts mit v=1m/s. Der Impuls ist nach m*v=9,1*10^-31 Ns. Das ist der “Zick”
    Beim “Zack” bewegt sich das Elektron von rechts nach links und hat daher eine Geschwindigkeit von v=-1m/s und einen Impuls von -9.1*10^-31 Ns.
    Aber vielleicht sollte ich doch den “von a nach b” Artikel abwarten 😀

  79. #79 MartinB
    7. Dezember 2013

    @RainerZufall
    Das habe ich schon verstanden, dass das das Problem ist. Ich bin mir im Moment unschlüssig, wie man das löst, wenn man den massebehafteten Propagator als aus zwei Stücken zusammengesetzt betrachtet, ich vermute aber fast, dass auch da die Darstellugn nur bildlich ist und dass in wahrheit der Impuls auch am massevertex erhalten sein muss (sehe jedenfalls nicht, wie ds anders geht). Vielleicht frage ich zur Sicherheit noch mal auf dem physics–forum, da sitzen immer Experten für alles…

  80. #80 MartinB
    7. Dezember 2013
  81. #81 MartinB
    7. Dezember 2013

    @RainerZufall
    So, beim Kochen wurde mir dann klar, wo mein Denkfehler steckt.
    Wenn man Feynmandiagramme als echte Raum-Zeit-Diagramme auffasst, wo also genau an einem vertex was passiert, dann darf dieser einzelne Graph die Impulserhaltung verletzen.

    Die Impulserhaltung kommt aber automatisch wieder rein, wenn man über alle Möglichkeiten für den ort summiert – dann ergibt sich genau eine Delta-Funktion für den Impuls am Vertex. Habe ich sogar selbst mal erklärt
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/10/09/wie-funktionieren-feymandiagramme/

    Insofern war meine Aussage oben, dass feynmandiagramme die impulserhaltung nicht verletzen, nicht ganz richtig – wenn man sie als Bilder im Ortsraum auffasst.
    zum tatsächlichen Berechnen tut man das meist nicht – weil man schon weiß, dass beim Summieren über alle Orte am Ende die impulserhaltung rauskommt, kann man dann auch gleich die Gleichugn für den Impuls hinschreiben und sich den Umweg sparen.

    Also: Ein einzelnes konkretes Diagramm, wo am Ort x was passiert, darf tatsächlich die Impulserhaltung verletzen; real muss man aber über alle Möglichkeiten addieren und deswegen ist die Impulserhaltung immer gültig.

    Man kann natürlich fragen, wie wirklich dan jeder einzelne Graph ist – aber das ist dann mehr ne philosophische Frage. Man muss ja auch nicht mit Feynmandiagrammen arbeiten, sondern kann die QFT auch anders hinschreiben.

    So, ich hoffe, jetzt passt alles.

  82. #82 stone1
    5. Februar 2014

    Gar nicht mal soo kompliziert, der Higgs-Mechanismus.
    Ich fasse das mal in eigenen Worten zusammen, um zu testen, ob ich’s auch richtig verstanden habe:
    Alle Elementarteilchen bewegen sich also grundsätzlich mit Lichtgeschwindigkeit, je größer ihre Masse, desto stärker wechselwirken sie aber mit dem Higgsfeld, wodurch ihr Kurs sozusagen mehr zickzackig wird und sie deshalb für die gleiche Strecke länger brauchen als masseärmere oder gar masselose Teilchen wie Photonen und Gluonen.

    Ich hatte immer gedacht, wenn wir verstehen, warum Teilchen eine Masse haben, müsste die Erklärung der Gravitation eigentlich nur noch eine Fleißaufgabe sein, aber jetzt verstehe ich, warum uns das Verständnis des Higgsmechanismus nur einen kleinen Schritt in diese Richtung weiterbringt.

    Naja, bevor ich mich auf den zweiten Teil stürze, koche ich mir erstmal eine deftige Erdäpfelsuppe.

  83. #83 MartinB
    5. Februar 2014

    “Alle Elementarteilchen bewegen sich also grundsätzlich mit Lichtgeschwindigkeit,”
    Jein, das ist eine Frage, wie wörtlich man die Feynmandiagramme nimmt. Siehe auch die aktuelle Diskussion drüben beim Teil 5.
    Aber als Anschauliche Umschreibung ist das Bild schon o.k., man darf es nur nicht zu wörtlich nehmen.

  84. #84 stone1
    5. Februar 2014

    @MartinB:
    Gut, ich hätte vielleicht besser schreiben sollen: “aufs Grundsätzliche vereinfacht”, ich nehm’s auch nicht so wörtlich, und übrigens bin ich durch einen Link im Artikel draufgekommen, dass der Blog Diax’s Rake umgezogen ist. Ich hatte schon seit einiger Zeit das Gefühl, dass ein interessanter Eintrag in der Scienceblogs-Auswahlliste fehlt, und diesen jetzt anderswo wiederentdeckt. Bekomme jetzt doch erst noch einen starken Kaffee von meiner Frau, Essen gibt’s erst später… 😐

  85. #85 Higgs-Teilchen
    9. Oktober 2014

    Hi

    @MartinB
    Haben den Elementarteilchen überhaupt eine festgelegte messbare Geschwindigkeit? Oder nur eine theoretische?
    Und ist die bei allen gleich hoch?

    Lg Higgs

  86. #86 MartinB
    9. Oktober 2014

    @Higgs-teilchen
    Das ist eine gute Frage, auf die ich eine seeeehr lange Antwort gegeben habe – wenn du rechts bei den Artikelserien guckst, findest du dort die Serie “Ein Teilchen fliegt von A nach B”, in der das ein Thema ist, siehe Teil 3-5

  87. #87 YvoG
    Breitenfelde
    1. September 2015

    vielen dank fuer deine erlauterungen. ich bin auf diesen beitrag bei meiner suche auf die impulsbilanz bei der wechselwirkung mit dem higgsvakuum gestossen. diese analogie mit dem laufen durch wasser oder honig was man so findet, wuerden immer zu energieverlust fuehren, aber die ww mit higgsvakuumist reibungsfrei. b wuerden die teilchen in diesem bild durch die raempelei in richtung und impuls gestreut werden.

    aber dann fand ich deinen hinweis dass man eben kohaerent alle moeglichkeiten aufaddieren muss, wie das nun mal so ist inder qft. ich nehme an dass da am ende dan rauskommt das richtung und impuls erhalten bleiben.

    vieleicht noch einige hinweise. das higgsfeld ist ein iso dublett skalares feld. es hat also 4 freiheitsgrade. in dem 4d potential sind 3 davon entlang der rinne. im 2d bild halt eines. mit diesem wechselwirken die teilchen. dazu brauchts keine energie letzlich. das higgsvakuum traegt unendlich viel schwache ladung. da jede quantisierte rotation in der rinne moeglich ist (ja die rtation dort hat was mit ladung zu tun …eichfeldetheorie)

    dadurch kann ladung dorthin abgegeben werden und die chiralitaet sich aendern. dss higgsteilchen vom cern ist eine direkte anregung des higgsvakuum radial in dem potential. die kostet energie. das sind um bei der analogie mit dem wasser zu bleiben die wellen auf dem ozean. dieses higgs erzeugt nicht die massen. es ist aber der direkte nachweis des higsfeldes.

    der vergleich mit demaether stimmt nicht so gut. hier gehen auchwieder klassische analogien falsch durch. das higgsfeld istein skalar und lorentsinvariant. egal wie du dich bewegst. es ist immer gleich.

    der ganze aufwand mit dem higgsfeld reduziert nicht die freiheitsgrade der masse. transformiert sie nur in kopplungen. was man gewinnt ist die erhaltung der eichinvarianz in den gleichungen und damit die berechenbarkeit. sonst wuerde nur was falsvhes rauskommen. nur das vacuum ist unsymetrisch

  88. #88 Hans-Werner Joswig
    Neuenkirchen
    8. November 2015

    Wenn Masse nicht ausreicht um die Masse zu erklären, dann haben wir bei dem Higgsteilchen das gleiche Problem.

    Das ist so, als wenn Schildbürger Licht ins Rathaus tragen wollen.

    Wenn E= mc² ist, so haben wir ein Gleichnis rechts und links ist gleich.

    Also besteht das gesamte Universum aus Energie. Es gibt also nichts weiter als Energie. Wo soll ein Teilchen diese Energie in Form von Masse die Eigenschaften der selben verleihen das ebenfalls nach E=mc³ funktioniert ?

    Es geht nicht an sich im LHC -Supermarkt gefertigtes Teilchen
    kauft nur weil eine Formel dazu passt.

    Ich will sagen. das dies keine Forschung ist, sondern ein bunter
    Teilchenladen.

    Um grungsätzlich an das Problem Masse Schwere Trägheit zu lösen muss man ganz anders rangehen.

    Die Ursache aller Dinge im Universum ist die Zeit. nicht die
    Zeit im üblichen Sinne, sondern die Raumzeit. Die Raumzeit ist ein Speichermedium der Energie. In der Raumzeitkrümmung ist Energie gespeichert.

    Ich möchte das gerne noch vereinfachen. Raumzeit ist nicht etwas Abstraktes, sondern in einem definierten Raumbereich
    vergeht die Zeit schnneller oder langsamer im Verhältnis
    zu einem anderen Raumbereich. Die Zeit verläuft in einem Gravitationsfeld langsamer wie im Weltenraum. Die Zeitverlaufsdifferenzen bilden sich entlang einer Linie in Richtung der Masse. Also ein Raumzeitgradient. Die Gravitation entsteht
    nur dardurch weil die fallenden Masse durch den Mechanismus
    winzige Zeitdilatationen im Graviationsfeld bewegt werden.
    Die Vermittlungsgeschwindigkeit der Raumzeitveränderungen
    wirkt mit c.

    Das Prinzip setzt sich auch im Mikro u. Makrokosmos fort.
    Aber nur das Prinzip. Nicht das Ergebnis. Allerdings ist das Prinzip
    noch nicht so erweitert das sowohl der Mikrokosmos
    wie auch der Makrokosmos mit einer Formel erklärt werden könnte.

    Warum haben wir noch nicht die Verbindung vom Makrokosmos
    zum Mikrokosmos gefunden? Ganz einfach zwischen beiden
    gibt es ein extrem starkes Hinderis. Der Mensch. Wir sind also
    immer noch der Mittelpunkt . Es hat sich nicht viel geändert.
    Das Universum ist viel zu klug für komplizierte Lösungen.

  89. #89 MartinB
    9. November 2015

    @Hans-Werner
    “nur weil eine Formel dazu passt.”
    Sorry, aber das ist Physik: Messungen machen und mit Theorien quantitativ vergleichen. Phrasendreschen hilft nicht, die Welt zu verstehen.
    ” in einem definierten Raumbereich
    vergeht die Zeit schnneller oder langsamer im Verhältnis
    zu einem anderen Raumbereich. ”
    Ja, das sagt die Allg. Relativitätstheorie. Hat nur mit dem Ursprung der Teilchenmasse nicht viel zu tun.

    Der Rest des Kommentars ist ziemlich inhaltsleer (vage “Prinzipien” sind auch keine Physik…)

  90. #90 Aveneer
    23. April 2016

    Hallo Martin,
    ich frage mich gerade*, ob die Annahmen der bellschen Ungleichung auf den Spin noch voll anwendbar ist? Ein ständig determinierter aber gleichzeitig „verborgen“ wechselnder Spin?
    Gruß
    Aveneer

    *In einem Forum wird ein neuer Thread aufgemacht. Hier muss man sich einen Blog suchen, wo es halt zum Thema passt. Hoffe passt.

  91. #91 MartinB
    23. April 2016

    @Aveneer
    Wäre vielleicht bei einem Artikel zum Spin besser aufgehoben? Aber egal.
    Ich verstehe ehrlich gesagt die Frage nicht. Ein ständig determinierter aber verborgener Spin widerspricht doch explizit der Bellschen uUngleichung und kann nicht funktionieren. Warum sollte sich daran etwas geändert haben?

  92. #92 Aveneer
    23. April 2016

    Elektron „6“ fängt mit „1“ an Elektron „9“ mit „-1“. Annahme 1 bleibt 1und -1 bleibt -1.
    [mit Blaukraut und Brautkleid wäre es lustiger :-) ]

    Ist doch die Ausgangsannahme von der Ungleichung – Nur dann ist die Ungleichung erfüllt.

    Elektronen wechseln hier aber ihren Spin (synchron)? Sie erfüllen somit die Ungleichung nicht. Sie können sie nicht erfüllen, obwohl der Spin bei Messpunkt B aufgrund des Anfangszustands determiniert ist.

    Wenn ich weiß, dass e- „6“ eine quartotrillionen mal seinen Spin von A nach B gewechselt hat, dann weiß ich – das hat e- „9“ auch gemacht? Also wenn ich Elektron 6 Messe, dass weiß ich den Wert von 9 sogar ohne zu messen?

  93. #93 MartinB
    23. April 2016

    @Aveneer
    Ich habe das nicht verstanden – aber nur indem du zeitabhängig Spinzustände wechselst (was letztlich dann aber nur eine ungeschickte Wahl der Basis ist, denn wenn die Zustände stationär sind, muss es immer auch ne Basis geben, in der die WF bis auf den e-hoch iomega t-Faktor konstant ist), kannst due die Bellsche Ungleichung nicht austricksen.

  94. #94 Aveneer
    23. April 2016

    Wechseln tut das Higgsfeld nicht ich 😉
    Und es macht es nicht zeit- sondern wegabhängig?

  95. #95 MartinB
    23. April 2016

    @Aveneer
    Ich habe nach wie vor keinen Schimmer, was nun wieder das Higgs-Feld damit zu tun hat.
    Um es mal ganz klar (und hart) zu sagen: Die Logik “Ich verstehe Idee 1 nicht und Idee 2 auch nicht, also müssen die beiden zusammenhängen, klappt normalerweise nur in Romanen.”

  96. #96 Aveneer
    23. April 2016

    Zitat: Immer wenn sie von einem Zick zu einem Zack wechseln, dann geschieht das durch Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld. Dabei wechseln sie jedes Mal ihre Helizität.

    “wenn das (Zick-Zack) bei verschränkten Teilchen im Durchschnitt gleich oft passiert wäre das Ergebnis?”

    Aber gut, ich lasse es ja schon sein. Wollte dir nicht dein WE versauen.

  97. #97 Aveneer
    23. April 2016

    Weißt du – ich bin mit diesem Gedanken heute morgen aufgewacht. Meine Frau konnte die Frage nicht beantworten. Dachte frage mal nach. War wohl ein Fehler.

  98. #98 MartinB
    23. April 2016

    @Aveneer
    Wie schon mehrfach – insbesondere in den Kommentaren – diskutiert, muss man das zick-zack-Bild mit viel Vorsicht genießen, weil das ein räumliches Feynmandiagramm ist, man aber die Überlagerung aller Möglichkeiten betrachtenmuss, um die Realität zu beschreiben.
    Und den Zusammenhang mit dem Spin sehe ich nach wie vor nicht.

  99. #99 Aveneer
    23. April 2016

    Ich scheine, den Part hier zu Spin und Händigkeit falsch verstanden zu haben. Der Wechsel links rechtshändig ändert nicht den Spin. Up and down gib’s als L und R. Entschuldige wenn es so ist.

    Obwohl ich nicht verstehe warum man bei der Interpretation des Fey-Diagramms vorsichtig sein muss (muss im Sinne wirklich müssen und nicht weil allgemein so interpretiert. Mir wurde auch mal gesagt, man muss! Tachyonen als reines mathematisches Artefakt interpretieren) tue ich alles mir möglich erscheinende zu tun, das zu beherzigen.
    Und ich denke ich habe ein Problem gefunden. Wenn ich eine Münze werfe, dann ist das Ergebnis unabhängig von der Ausrichtung der Münze in meiner Hand zu beginn. Für das Ergebnis am Ende des Fey-Diagramms ist dasselbe anzunehmen.

  100. #100 MartinB
    24. April 2016

    @Aveneer
    “warum man bei der Interpretation des Fey-Diagramms vorsichtig sein muss ”
    Weil eben kein reales Elektron so einen Zickzackpfad fliegt. Das, was das Elektron tut, ergibt sich als Überlagerung aller möglichen Zickzackpfade. Siehe auch die “Teilchen-von-A-nach-B-Serie”.
    “dann ist das Ergebnis unabhängig von der Ausrichtung der Münze in meiner Hand zu beginn.”
    Nicht wirklich – unsere Vorhersagekraft reicht nur nicht, um den Einfluss zu berechnen, aber im Prinzip ist das hinreichend deterministisch, dass die Ausrichtung der Münze am Anfang einen Einfluss hat.
    Was die Feynmandiagramme angeht – die sind doch eh nur in einer Raumdimension gezeichnet…?
    Ob man jeweils unabhängig von der Ausrichtung ist (also z.B. vom Spin) oder nicht hängt davon ab, ob man den Spin am Anfang kennt. Falls nicht, muss man über alle möglichen Spinwerte integrieren.

  101. #101 Aveneer
    24. April 2016

    Ich möchte dir nicht deine Zeit stehlen. Ich denke du hast mich, verstanden und ich liege falsch. Das Beispiel “Münze” zeigt, dass das Ergebnis “eigentlich” determiniert ist. Aber es ist gleichzeitig das wohl einfachste Beispiel für die Wahrscheinlichkeitsrechnung. Mir kommt es nun so vor, als wäre die VWI die Folge dessen, dass man annimmt, dass auch die Natur nicht weiß, wie die Münze in der Hand lag, wie stark der Impuls war, luftdichte…Wenn man eine Münzwufmaschiene nimmt und alle Parameter definiert. Dann kann man die Parität am Ende durch die Lage zu beginn festlegen. Da die Münze unterwegs sich dreht, sollte sie der Bellschen ungleichung widersprechen? Das kommt zwar nicht ganz “hin” (Drehung zeitabhängig) aber, es ist eine mir zuwenig diskutierte Sichtweise. Wie genau müsste such die Münze drehen??? Wenn man zwei Münzen mit umgekehrter Parität auf die Maschine legt. Dann landen sie (ggf. Räumlich weit getrennt), wie durch Geisterhand, wieder mit umgekehrter Parität. Determiniert von beginn an, aber die Bellsche Ungleichung wäre nicht erfüllt? Für die Natur scheint kein Ausgangszustand wirklich unbestimmt zu sein (ggf. Auch nur 99,9% bestimmt). Wenn man für eine Alternative zur VWI ein gehbarer weg. Annahme: Die Münzen drehen sich durch die Wechselwirkungen mit der Luft nicht synchron. Es ist statistisch “nur” sichergestellt, dass sie es gleich häufig machen. 5 Umdrehungen. 2 am Anfang oder 3 dann am Ende 3 bzw. 2…

  102. #102 MartinB
    24. April 2016

    @Aveneer
    Wie gesagt, ich verstehe immer noch nicht, worauf du hinauswillst. Ich kann es nur nochmal sagen: Wenn die verschränkten Teilchen in einem Energieeigenzustand sind, dann ist der zeitunabhängig, trotzdem funktioniert’s mit der Quantenverschränkung.

  103. #103 Aveneer
    25. April 2016

    Letzter Ansatz versprochen (wenn “ganz” falsch – du entscheidest):
    Ich habe das Bild eines „Regenmachers“ vor mir, in den man oben zwei „Erbsen“ mit unterschiedlicher „Ausrichtung“ hinein wirft und unten dieselbe „Differenz“ erhält. Den Weg den die Münzen im Regenmacher einschlagen ist dabei nicht identisch, aber die Anzahl der Wechselwirkungen im Rohr schon (es ist immer der mit „den meisten Wechselwirkungen“, der der „am längsten dauert“). Sie bewegen sich ja gleichschnell, der Weg ist gleich lang und sie kommen gleichzeitig an.
    Auch wenn man zwei (gleichlange) „Regenmacher“ nimmt und sie im 45° Winkel mit je einer Erbse belädt, ist das Resultat unten vergleichbar.
    Hinweis: Das Funktioniert aber nur in der QM, da sich das Elektron “relativistisch” verhält. Erbsen im Regenmacher im Allgemeinen nicht. Die können zu unterschiedlichen Zeiten unten ankommen. Elektronen nicht. Und wenn das eine Elektron weniger “Wechselwirkt”, dann wäre es ja schneller (v>c?)

  104. #104 MartinB
    25. April 2016

    @Aveneer
    Auch das habe ich nicht verstanden. Meinst du mit Regenmacher so ein Teil hier:
    http://sound-und-design.de.tl/Regenmacher.htm
    Und was sollen jetzt die Erbsen oder Münzen symbolisieren und welches Phänomen willst du damit erklären?

  105. #105 Aveneer
    25. April 2016

    Ja- das meinte ich mit Regenmacher. Nur nicht so durchsichtig – sondern „verborgen“ 😉
    Erbsen waren hier als Elektronen gedacht und die „Stangen im Raum“ eine Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld. Vielleicht wären Münzen doch besser? Die würden sich praktisch bei jeder „Stange“ um 180° drehen. Also dann doch wieder Münzen. Sorry
    Phänome? Grundsätzlich „jedes“, dass vergleichbar gestrickt ist wie das Higgs-Feld.
    Beispiel Higgs-Feld.
    Ich werfe eine Münze mit „Kopf oben“ in den Regenmacher rein und unten kommt „Kopf oben“ raus. Alleine das sollte (in der QM) schon reichen, um zu wissen, dass jede Münze die ich oben mit einer bestimmten Orientierung hineinwerfe mit derselben Orientierung herauskommt, solange die „Münzen“ dieselbe Zeit benötigen. Elektronen sind alle gleich schnell, weil haben dieselbe Ruhemasse = kommen „gleich“ wieder raus.
    Wir (Beobachter) wissen aber im Allgemeinen nicht was „reingeworfen“ wird und wie viele “Stangen” bis zu einem definierten Abschnitt passiert wurden. Wir wissen aber, wenn ich davon ausgehen kann, dass zwei der Münzen bereits eine umgekehrte Orientierung beim „reinwerfen“ haben müssen – , dass dieses Verhältnis unten so auch wieder rauskommen muss, wenn sie „dieselbe Ruhemasse“ haben. Also gleich schnell waren = Dieselbe Anzahl an Wechselwirkungen.

  106. #106 MartinB
    26. April 2016

    @Aveneer
    Du hast das Grundproblem meiner Meinung nach noch nicht verstanden: Es gibt keine bestimmte “Zahl von Wechselwirkungen” – das, was in der Realität passiert, ist eine Überlagerung aus Wegen mit Null, einem, zwei usw. Vertices mit einer Wechselwirkung, wie ja auch im Higgsbild oben dargestellt und im Teilchen-von-A-nach-B-Artikel erklärt.
    Und ich habe nach wie vor keinen Schimmer, was genau du nun mit diesem Modell erklären willst.

  107. #107 Aveneer
    26. April 2016

    Hallo Martin,
    ich kann nur das erklären, was ich verstanden hab. Also kann ich bisher damit nichts erklären. Ist es nun aber nun wichtig, dass meine “Zahl von Wechselwirkung” die ultimativ richtige Interpretation ist? Bedeutet es auch gleich, dass das Grunkonzept falsch ist – keine Interpretation dies erlaubt? Hier ist die Verschränkung (der Helizität) an Ruhemasse “gekoppelt”. Jetzt kommt eine Menge unausgegorenes, das in meinem Kopf herum schwirrt. Ein Crank ist ja auch nur ein Nerd, der nicht rechnen kann. Das schreibe ich jetzt auch nur, damit du einen Einblick erhältst um ggf. den Fehler (oder einen Grund um die Diskussion endgültig zu beenden) zu finden. Dein Nachfragen löst bei mir die Suche nach weiteren Erklärungen/Antworten aus, die offenbar nicht auf ausreichendem Verständnis beruhen. Das hier ist das heutige Resultat – „frisch aus dem Ofen“.
    Hätte ich es verstanden, dann wären die “Regenmacherstäbe” Feldlinien die Senkrecht zu unserem 3D-Raum stehen und alle in Zeit-Richtung“ zeigen. Und für jede Größe/Parameter die in der QM als „1 und -1“ dargestellt werden kann, gibt es so ein solches Feld. Jedes Mal wenn ein Teilchen ein Stab „berührt“ ändert es das entsprechende Vorzeichen. „Kommt es hier auf die exakte Interpretation an“? Jede Größe/Parameter trägt so einen Beitrag zur Gesamtmasse bei. Immer ist Verschränkung an Masse gekoppelt.
    Photonen wechseln zwischen „E und B“ und erhalten träge Masse… NEU: Der Abstand der Feldlinien ist proportional zur Energie der Teilchen (werden „gekrümmt“). Die Wellenlängen/Stababstände sind ~ 1/E, was z.B. (gedanklich) wiederum dazu führt, dass die Geschwindigkeit bei Photonen konstant c ist, da: je mehr Energie („desto eigentlich schneller“), desto kürzer der “Stababstand”. Je kürze die “Wellenlänge“, desto mehr Wechselwirkungen, desto „~ langsamer bzw. höher Träge Masse“ v=c…Ohne Feld wäre v der Photonen im Gauß “E/v-Diagramm” Normalverteilt. Mit Feld ist c ein „Extrema“
    Felder als Ursache für Masse, Verschränkung und…RT. Hier passt zwar scheinbar alles zusammen – und es gibt für alles eine qualitative Begründung. Aber nur in meinem Kopf, das habe ich verstanden. Trage es mir daher nicht nach, das ist mir heute alles zugeflogen. Keine Ahnung warum ich mir und Dir das antue.

  108. #108 MartinB
    26. April 2016

    @Aveneer
    “Bedeutet es auch gleich, dass das Grunkonzept falsch ist – keine Interpretation dies erlaubt?”
    Mein Problem ist schlicht, dass deine Äußerungen zum einen sehr schwammig sind und sich zum anderen auch von Kommentar zu Kommentar zu ändern scheinen. Ich habe immer noch keine Ahnung, was du überhaupt zu erreichen versuchst – eine alternative Erklärung irgendwelcher Phänomene (wenn ja, welcher)? Eine andere Anschauung für bekannte Theorien? Irgendwas anderes?

    Und soclhe Sätze hier
    “Feldlinien die Senkrecht zu unserem 3D-Raum stehen und alle in Zeit-Richtung“ zeigen”
    “Photonen wechseln zwischen „E und B“ und erhalten träge Masse… ”
    ergeben schlicht keinen Sinn. Feldlinien sind definiert als Linien, entlang derer eine Kraft auf eine “Testladung” wirkt, und eine Kraft kann nicht in Zeitrichtung zeigen. Photonen werden beschrieben durch die (Überlagerung von) Vektorpotentialen, wie sollen die zwischen E und B wechseln (was immer das heißen soll – mal ist nur ein B-Feld da, mal nur ein E-Feld?)

    “Hier passt zwar scheinbar alles zusammen”
    Wohlgemerkt scheinbar, nicht anscheinend.

  109. #109 Aveneer
    26. April 2016

    Hab mich lange nicht getraut.
    Wir haben doch nicht viele Möglichkeiten Verschränkung “klassisch” zu verstehen.
    Helizität – Ruhemasse – Verschränkung sind doch offenbar/Nein möglicherweise nicht unabhängig? Das Higgsfeld hat direkt Einfluss auf Ruhemasse und Helizität.
    Kann man “Helizität” verschränken?
    Wenn ja hat das Higgsfeld Einfluss auf das Ergebnis? Ist das Ergebnis vielleicht bereits abhängig vom Anfangszustand? Ich meine was auch immer auf dem Pfad passiert. determiniert das Endergebnis.

    Sorry für das Richtung Zeit dings. Hatte gedacht dass ein Feld, das orthogonal auf dem 3d Raum steht…
    Aber das die Kraftwirkung nicht in Richtung Zukunft zeigt ist mir nicht klar, die resultierende Bewegung ist Zukunftsgerichtet.(ist nicht so ernst gemeint)

  110. #110 MartinB
    27. April 2016

    “Wir haben doch nicht viele Möglichkeiten Verschränkung “klassisch” zu verstehen.”
    Nein, haben wir nicht. Genauer gesagt haben wir keine. Macht aber nix, warum sollte die Natur auf E-Teilchen-Ebene so funktionieren, wie es die Anschauung von bipeden Primaten erwartet, die sich auf der Makroskala bewegen?

  111. #111 Aveneer
    27. April 2016

    Du meinst Harald Lesch versteht Higgs nicht und du die ganze Welt? 😉
    Ich suche seit längerem einen neuen TV. Gibt ja fast nur 4K Ultra…? Schaue aber weder HD und müsste für 4K Filme mir‘ne Brille zulegen, um die Auflösung zu realisieren. Werde 4K also nie wahrnehmen können, aber technisch verstehen?
    Wenn man beginnend mit einer „Normalverteilung“ den Teilchenzoo herleiten kann, dann wäre das für mich z.B. die technische Beschreibung des TV. Wenn, das dann zu 100% mit meiner Wahrnehmung übereinstimmt, dann habe ich guten Grund das Modell anzunehmen (Trotz naturbedingter unschärfe). Wenn ich aber nur das beschreibe was ich sehe, dann funktioniert das eben nicht.
    Und ja wir sind Primaten – aber das beschreibt nur unsere Hardware (Prozessor/Speicherkapazität..). Um die Hardwareentwicklung kümmert sich die Biologie. Wir können nur die Software verbessern.

  112. #112 MartinB
    27. April 2016

    @Aveneer
    Ich habe mal wieder kein Wort verstanden – kannst du nicht wenigstens versuchen, dich etwas klarer auszudrücken und wenn du irgendwelche Analogien verwendest (ich nehme mal an, der Fernseher soll eine sein, ebenso der ominöse Regenmacher, bei dem ich auch immer noch keine Ahnung habe, was der veranschaulichen soll) zu erklären, was du damit sagen willst?

    “Wenn man beginnend mit einer „Normalverteilung“ den Teilchenzoo herleiten kann”
    Ja, und wenn rosa Einhörner auf Regenbögen vom Himmel herunterreiten, dann…
    Welchen Sinn macht, es, sich über die Folgerungen aus einer physikalischen Erklärung Gedanken zu machen, wenn es diese Erklärung gar nicht gibt?

    “Du meinst Harald Lesch versteht Higgs nicht”
    Keine Ahnung ob er den Higgsmechanismus versteht, da ich seine Sendungen nicht gucke und auch keine Texte zum Thema von ihm gelesen habe.

    “und du die ganze Welt?”
    Nein, nicht die ganze Welt, aber ich habe mich intensiv mit dem Higgs-Mechanismus und generell mit der QFT beschäftigt und verstehe bei beiden Theorien zumindest einiges.
    Im übrigen ist “Du weißt die Erklärung für X nicht, deswegen kannst du Y als Erklärung nicht ausschließen” auch logisch ein Fehlschluss.

  113. #113 Avener
    27. April 2016

    Zitat von Dir damals: Harald Lesch ist der Ansicht, 99,9% der Menschen könnten das nicht,
    Hatte ich falsch in Erinnerung und ihn mit einbezogen. War mir nur in Erinnerung geblieben, als den Aufruf nicht aufzugeben. Weiter zu machen – es zu versuchen zu verstehen.

    Der 4K TV war eine Analogie zu der (möglichen) „Eindeutigkeit der Natur“ (wenn du möchtest, einer determinierten aber eben nicht VWI basierten Natur). Klar, eindeutig, determiniert, scharf, die reine Wahrheit”….… – „4K“
    Wir werden aber immer nur „verschwommen“ darauf sehen können. Messungen können die “reine Wahrheit” nicht mehr direkt bestätigen. Das ist einzige was wir heute noch machen können, ist es eine klare Vorstellung von der Technik zu bekommen.

    Aber das hat nichts mehr mit meiner Eingangsfrage zu tun – und ich habe keine Antworten auf deine Fragen dazu. Also von mir kommt kein Wort mehr zum Regenmacher, Feldern, Helizität, Bellsche Ungleichung.

  114. #114 MartinB
    27. April 2016

    @Aveneer
    “Das ist einzige was wir heute noch machen können, ist es eine klare Vorstellung von der Technik zu bekommen. ”
    Siehe hier:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/31/kann-die-physik-die-welt-erklaren/