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Die “Weltformel”: Das Standardmodell der Teilchenphysik

Von / 26. Juli 2013 / 79 Kommentare / Seite 3 von 3 / Auf einer Seite lesen
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Jetzt habt ihr zumindest eine grobe Ahnung davon, was diese Formel bedeutet und könnt euch problemlos so ein T-Shirt zu legen. Wenn euch jemand fragt, was die komischen Symbole zu bedeuten haben, wisst ihr genug, um euch nicht zu blamieren. Zumindest dann, wenn ihr nicht gerade auf einen echten Teilchenphysiker trefft – in dem Fall dreht den Spieß einfach um und bittet um eine ausführliche Erklärung!

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Kommentare (79)

  1. #1 Snakefinger
    Salzburg
    26. Juli 2013

    Hallo Florian, eine Frage: wie kommt man ebenfalls wie Du zu einem Besuch bei CERN? Ich würde diese Einrichtung soooooo gern einmal besuchen und mir das mal im Detail angucken.

  2. #2 Florian Freistetter
    26. Juli 2013

    Hab dir nebenan auf deine Frage geantwortet.

  3. #3 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Florian:

    Explizit nicht Teil des Standardmodells ist übrigens die Gravitation. Die gravitative Wechselwirkung zwischen den einzelnen Elementarteilchen ist im Vergleich zur Stärke der anderen drei Kräften vernachlässigbar gering und spielt keine Rolle. Außerdem ist die Sache auch ohne Gravitation schon kompliziert genug…

    Das stimmt schon, dennoch suchen alle nach dem Graviton. Warum ? Weil es zum Standardmodell gehört. Klar ist die Wahrscheinlichkeit einer Messung gleich null, einfach weil die Messmethoden nicht ausreichend sind und vermutlich auch niemals sein werden, trotzdem fehlt etwas im bestehenden Standardmodell.

  4. #4 Florian Freistetter
    26. Juli 2013

    @Steffmann: “Das stimmt schon, dennoch suchen alle nach dem Graviton. Warum ? Weil es zum Standardmodell gehört. “

    Man sucht nach dem Graviton, weil man es finden will. Aber die Gravitation ist trotzdem NICHT Teil des Standardmodells der Physik. Es hat nicht den Anspruch, die gravitative Wechselwirkung zu beschreiben. Das heißt nicht, dass es nicht andere Hypothesen und Modelle gibt, in der die Gravitation dabei ist. Aber nicht im “Standardmodell der Teilchenphysik”. Das klingt zwar nach einem allgemeinen und nicht näher spezifizierten Ausdruck für “Was die Physik so über die Welt weiß”; ist aber der offizielle Name für ein klar definiertes und klar abgegrenztes Theoriengebäude. In dem Gravitation nicht vor kommt.

  5. #5 PDP10
    26. Juli 2013

    Hui .. ich erkenne das sogar ein bischen was …

    Die erste Zeile ist die Lagrange-Dichte des Photons.
    Die F’s dabei sind die Maxwellgleichungen in vierer-Vektor Schreibweise. Multipliziert man die beiden F’s so wie oben kriegt man im Grunde die Maxwellgleichungen ohne die beiden Gleichungen für die Quellen.

    Bei der zweiten Zeile erkenne immerhin noch das da ein Differentialoperator auf eine Wellenfunktion angewandt wird. Dazu lässt man den Operator auf die komplex-konjugierte (die mit dem Strich obendrauf) los und multiplziert das dann mit der WF.

    Dann hörts aber auf … die dritte Zeile zB sagt mir ohne Florians Erklärung gar nichts.

    Und weiss jemand, was der Term mit dem V am Ende ist?
    Ist das die Eichung?

  6. #6 noch'n Flo
    Wüste
    26. Juli 2013

    Mein Verstand hat sich bereits nach der Hälfte des Artikels winselnd in einer Ecke meines Gehirns verkrochen und wedelt seitdem mit einer weissen Fahne…

  7. #7 PDP10
    26. Juli 2013

    @noch’n Flo:

    Naja, aber dass der ganze Teilchenzoo eigentlich eine ganz übersichtliche Systematik hat, ist doch nach Florians Erklärungen schon ein bischen klarer geworden, oder?

    Und ich “erkenne” zwar ein bischen von der Mathe die dahintersteckt von früher, könnte aber im Leben nicht damit arbeiten.

    Trotzdem hat das ganze für mich eine gewisse innere Schönheit.

    Unsere Welt ist im allerkleinsten halt doch irgendwie sehr hübsch sortiert 🙂

  8. #8 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Florian:

    Richtig. Mein Fehler. Es gibt im Rahmen der Stringtheorie die Möglichkeit, das SM durch die Quantengravitation zu erweitern. Da habe ich mal ganz frech was behauptet, was so nicht Konsens ist. Sorry !

  9. #9 Florian Freistetter
    26. Juli 2013

    @PDP10: “Und weiss jemand, was der Term mit dem V am Ende ist?”

    Das müsste eigentlich das Potential des Higgs-Felds sein.

  10. #10 Florian Freistetter
    26. Juli 2013

    @Steffmann: Ja, das Graviton ist das Eichboson einer Quantenfeldtheorie der Gravitation. Die gibt es aber noch nicht, das ist ja quasi der “heilige Gral” der theoretischen Physik nach der alle suchen. Das Standardmodell der Teilchenphysik ist der ganze Rest, bei dem Gravitation keine Rolle spielt.

  11. #11 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Florian

    Ja, aber ;-). Das Absurde ist ja, dass die Gravitation eine Kraft ist, deren Auswirkungen wir beobachten können. Natürlich können wir die anderen 3 Kräfte auch beobachten, aber diese sind in der Teilchenphysik auch messbar. Die Gravitation ist es nicht. Jetzt im SM so zu tun, als ob es die Gravitation einfach nicht gäbe, hmm…..

    Und natürlich gibt es irgendwann Grenzen für die Beobachtung. Ein String mit ner Plancklänge wird man nie beobachten können (behaupte ich jetzt mal ganz frech). Ein WIMP wird immer schwer identifizierbar bleiben und ein Graviton hat vermutlich beide Eigenschaften.

    Florian, ich bin mir schon bewusst was du mir sagen wolltest, aber es leuchtet mir eben aus genannten Gründen noch nicht so recht ein.

  12. #12 Reggid
    26. Juli 2013

    1. zeile: kinetische terme für die eichfelder und deren selbswechselwirkung

    2. zeile: kinetische terme für die materiefleder und wechselwirkung von diesen mit den eichfeldern.

    3. zeile: wechselwirkung materiefelder und higgs-feld

    4. zeile: kinetischer term für das higgsfeld, wechselwirkung higgsfeld mit eichfeldern und selbstwechselwirkung des higgs-feldes.

    die lagrange-dichte ist hier aber noch in der form vor der elektroschwachen symmetriebrechung, d.h. die eichfelder stehen hier nicht für das photon oder die W und Z-bosonen, sondern diese ergeben sich erst durch mischung der ursrpünglichen eichfelder. die gluonfelder sind aber schon die “echten”.

  13. #13 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Korrektur

    Die Gravitation ist es nicht.

    Das ist natürlich Quatsch. Sorry.

  14. #14 Hans
    26. Juli 2013

    Wie war das noch mit der “eigentlichen Weltformel”? – Da versucht man, dieses Standardmodell der “Kleinteilephysik” mit der Gravitation zu verbinden?
    Oder war das irgendwas aus der Kosmologie, was man als die physikalische Form eines (religiösen?) Schöpfungsmythos bezeichnen könnte?

    Hm… Ich glaube, hier hab ich mich schon wieder mal falsch ausgedrückt. Besser wäre wahrscheinlich eine Formulierung wie “die physikalische Beschreibung von der Entstehung der Arten des Universums”, wenn man bei der Kosmologie ist.

  15. #15 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Reggid:

    Kotau, Kotau, Kotau…….Freundschaftsanfrage please !

    Im Ernst, Respekt. Ich bin bei der ersten Formel schon ausgestiegen……

  16. #16 Michael S.
    26. Juli 2013

    Ok, ok, jetzt hab ich auch gemerkt, wie doof ich bin 😉 Ne, ehrlich, ich versteh’ kein Wort…

  17. #17 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Hans:

    Oh Je, bin ich für derartiges Kommentargeschwafel verantwortlich ?

    Was’n für ne Weltformel ?? Du hast hier ein paar Dinge falsch verstanden:

    1. Das SM funktioniert. Alle Vorhersagen und Berechnungen passen, auch ohne Einbeziehung der Graviation.
    2. Man versucht schon lange das SM mit der “Kleinteilepysik” zu verbinden. Da gibt es verschiedene Ansätze, der im Moment populärste ist die M-Theorie. Das würde viele Fragen auf einmal lösen, u.a. auch den Urknall. Schon mal mit auseinandergesetzt ?
    3. Keine Ahnung, was du mit Kosmologie und in diesem Zusammenhang Schöpfungsmythos meinst. Aber wenn das ein Spitze mit dem Inhalt: “Oh ihr armen Fehlgeleiteten, ich zeige Euch den Weg” sein sollte, dann schenke es dir Hans.

  18. #18 Hans
    26. Juli 2013

    Also Steffmann, Du solltest doch eigentlich inzwischen wissen, das ich nicht zur Fraktion der Leute aus Punkt 3 Deiner Auflistung gehöre!
    Ansonsten meine ich mit Kosmologie das entsprechende Teilgebiet der Astronomie. Oder gibt es noch was anderes, das man auch so nennt?

    Und ja, ich erinner mich noch an eine Physikvorlesung, wo der Prof von der “Suche nach der Weltformel” geredet hat, wobei ich aber nicht mehr weis, was die jetzt genau beschreiben sollte. Ansonsten weis ich auch, dass das Standardmodell funktioniert.

  19. #19 PDP10
    26. Juli 2013

    @Reggid:

    kannst du das zumindest für die erste Zeile genauer erklären?

    Ich sehe da nur Photonen.

    Die zweite Zeile ist mir inzwischen halbwegs klar, insbesondere weil mir wieder eingefallen ist, dass das h.c. für hermitian conjugate steht … der Rest … na ja 🙂

  20. #20 Steffmann
    26. Juli 2013

    @Hans:

    Ja du hast Recht, eine ähnliche Diskussion hatten wir ja schon mal ;-). Hier gibt es schon den einen oder anderen Kanditaten, der den Begriff Kosmologie verwendet (aber eigentlich Ringelpietz mit Anfassen meint).

    Zum Thema: Eine Weltformel wäre ja auch sensationell. Ein einziger mathematischer Algorithmus, um alle existierenden physikalischen Probleme zu erklären oder vlt. sogar zu lösen. Fantastisch !

    Das wird natürlich nicht passieren, zumindest nicht so schnell. Aber alleine das, was in der theoretischen Physik möglich geworden ist, macht einfach Spass ! Hättest du noch 20 Jahren von Blasen-Universen gesprochen, wärest du ausgelacht worden. Heute ist das (gestützt durch die Ewige Inflation, die Dunkle Energie und eben durch die Stringtheorie) eine durchaus plausible Erklärung für unser Universum. Natürlich gibt es viele andere ebenfalls plausible Erklärungen.

  21. #21 Hans
    27. Juli 2013

    @Steffmann:
    Ich bin aber nicht Frau Siram oder wer immer Dir auch sonst im Zusammenhang mit Ringelpietz einfällt. 😉

    Und ja, so eine Weltformel wird schon länger gesucht, deswegen wäre es wirklich sensationell, wenn man sie denn findet; – sofern es sie überhaupt gibt.

    Blasenuniversum… – Interessanter Begriff. Meint man damit die ungleichmässige Verteilung der Galaxien und die Verdichtung von Galaxiehaufen zu Superhaufen? Stehe da gerade auf dem Schlauch. (Wikipedia kennt den Begriff nicht und schlägt statt dessen “Batmanuniversum” vor. *argh!* )

  22. #22 PDP10
    27. Juli 2013

    @Hans, Steffmann:

    Hier was für euch zum Thema Weltformel und die prinzipiellen Schwierigkeiten der Suche danach und die Geschichte selbiger:

    https://www.scilogs.de/chrono/blog/die-natur-der-naturwissenschaft/die-natur-der-physik/2013-07-15/ber-die-suche-nach-einer-weltformel

    Interessante Gedanken eines auf den ersten Blick ziemlich trockenen Wissenschaftlers, der auf den zweiten Blick aber ebenso interessant ist.

    (hmmm … jetzt verweise ich schon wieder auf einen Artikel bei der Konkurrenz … hoffentlich nimmt Florian oder sonstwer mir das nicht irgendwann übel …)

  23. #23 Reggid
    27. Juli 2013

    @PDP10

    es werden hier nicht alle indizes über die summiert wird explizit angeschrieben. stell dir bei jedem F noch einen index i vor, über den summiert wird. also:

    -1/4 F_{\mu \nu , i} F^{\mu \nu}_{i}

    i summiert dann über insgesamt 12 feldstärketensoren F_{\mu \nu} der eichfelder

    1 x U(1), 3 x SU(2), 8 x SU(3)

    das U(1) und eines der SU(2) felder werden zum physikalischen photon und Z-boson gemischt, die beiden anderen SU(2) ergeben die W-bosonen. die 8 SU(3) felder sind die gluonen.

  24. #24 Steffmann
    27. Juli 2013

    @Hans:

    *Lach* Stelle mir gerade vor, wie ich Frau Siram als Hans entlarve……hmmmpfff. Sorry, kommt nicht wieder vor.

    Nochmals Entschuldigung.

    Ich hatte jetzt 2 Seiten Text zu Thema Blasenuniversen geschrieben. Aber das hatte mich selber nicht überzeugt.

    Die Idee dahinter ist so genial, wie einfach. Stelle dir eine “Suppe” mit unendlicher Energie vor. Innerhalb dieser Suppe kommt es permanent zu Energieentladungen (ähnlich einem Gewitter). Aus diesen Energieentladungen entstehen Universen (Entladung = Urknalll) Dauernd. Permanent. Eigentlich so oft, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis so ein (eigentlich komplett unwahrscheinliches) Universum wie unseres entsteht.

    Der Witz an der ganzen Geschichte ist, dass die Entstehung des Universums nicht einmal, sondern 10 °E stattgefunden hat. Damit gibt es dich auch nicht nur einmal, sondern in x-Kopien.

    Klar, erstmal klingt das esoterisch. Aber das ergibt sich zwingend logisch aus der Hypothese. Natürlich wirst du niemals mit einer alternativen Existenz diskutieren können.

    Ich finde es furchtbar einleuchtend. Und meiner Meinung nach entstehen tausende Universen jede Sekunde. Die meisten sind so chaotisch, wie es sich kein lebendes Wesen vorstellen kann, aber aufgrund der Masse bzw. Vielzahl muss unsere Welt nochmal existieren.

    Oh je, auf die Prügel bin ich jetzt gespannt.

  25. #25 Steffmann
    27. Juli 2013

    sondern 10 °E stattgefunden hat.

    10^E
    war gemeint.

  26. #26 Reggid
    27. Juli 2013

    wenn man das ganze nach der symmetriebrechung für die physikalischen felder hinschreibt, dann verliert es doch etwas an eleganz 😉 (oder sagen wir besser, die eleganz ist noch da, nur versteckt sie sich sehr gut):

    https://nuclear.ucdavis.edu/~tgutierr/files/sml.pdf

  27. #27 PDP10
    27. Juli 2013

    @Reggid:

    Ok .. verstehe … die F’s sind also nicht die, die ich als Lagrangedichte fürs Photon kenne …
    Sondern allgemeinere Tensoren für alle Eichbosonen …
    .. mein Wissen ist klein und die Indizes zu viele …

    Und puuh … so spät in der Nacht dann auch noch Gruppentheorie …
    Die beiden – also die Gruppentheorie und ich – werden wohl keine Freunde mehr werden …

    Danke für die Antwort!

  28. #28 Steffmann
    27. Juli 2013

    @PDP10:

    Den Link hjabe ich erst jetzt gesehen. Aber nach durchlesen, habe ich nicht wirklich was verpasst. Im Gegenteil, der Honekamp ist so konventiell. Bloss nicht aus dem Fenster lehnen……

    Gefestigte Erkenntnisse aus den 90ern als homepage-würdig verkaufen. Na ja, wers mag.

  29. #29 Hans
    27. Juli 2013

    #22 PDP10

    @Hans, Steffmann:

    Hier was für euch zum Thema Weltformel und die prinzipiellen Schwierigkeiten der Suche danach und die Geschichte selbiger:

    https://www.scilogs.de/chrono/blog/die-natur-der-naturwissenschaft/die-natur-der-physik/2013-07-15/ber-die-suche-nach-einer-weltformel

    Hm… Hohnerkamp. – Wie üblich sehr lang, was aber nicht schlecht ist. – Mir im Moment aber zu lang… – muss wohl an der Uhrzeit liegen. *schnarch*

    (hmmm … jetzt verweise ich schon wieder auf einen Artikel bei der Konkurrenz … hoffentlich nimmt Florian oder sonstwer mir das nicht irgendwann übel …)

    Also ich bestimmt nicht. Ich bin da ja auch lesend und manchmal kommentierend unterwegs.

    #24 Steffmann

    Ich hatte jetzt 2 Seiten Text zu Thema Blasenuniversen geschrieben. Aber das hatte mich selber nicht überzeugt.

    Interessant. – Geht mir aber auch manchmal so, das ich lange Kommentare verfasse die ich dann doch nicht abschicke.

    Klar, erstmal klingt das esoterisch. Aber das ergibt sich zwingend logisch aus der Hypothese. Natürlich wirst du niemals mit einer alternativen Existenz diskutieren können.

    Ich finde es furchtbar einleuchtend. Und meiner Meinung nach entstehen tausende Universen jede Sekunde. Die meisten sind so chaotisch, wie es sich kein lebendes Wesen vorstellen kann, aber aufgrund der Masse bzw. Vielzahl muss unsere Welt nochmal existieren.

    Oh je, auf die Prügel bin ich jetzt gespannt.

    Esoterisch klingt das in der Tat. – Wie die meissten Theorien über Parallelwelten bzw. Universen. Aber warum sollte ich Dich deswegen verprügeln? – “Lobet den Herrn!” sag ich stattdessen, in welcher Form auch immer. In diesem Fall in Form einer naturwissenschaftlichen Hypothese und springe damit auf den Esoterikzug auf. Denn die Wege des Herrn sind Tiefgründig.

  30. #30 Steffmann
    27. Juli 2013

    @Hans

    Du Armleuchter ! *lach*

    Nein, im Ernst. Ich habe die Satire schon verstanden. Und vermutlich auch verdient. Aber es ist jetzt halb drei, ich werde jetzt keine Link-Orgie starten. Behalte es einfach im Hinterkopf. Wir diskutieren das ein anderesmal.

  31. #31 Florian Freistetter
    27. Juli 2013

    @steffmann naja, die Gravitation spielt halt einfach keine rolle wenn man wissen will was zwei Elementarteilchen tun. Das wäre so als würde man den gravitativen Einfluß eines exoplaneten berücksichtigen wenn man die bahn der iss berechnet. Der Einfluss ist zwar da aber komplett vernachlässigbar.

  32. #32 Totoromotor
    27. Juli 2013

    Im ersten Semester was über Tensoren gehört? Da bin ich ja direkt neidisch, denn bis ins 6. Semester Mathematikstudium wurden die noch hier noch nie angesprochen…

  33. #33 HG.Hil
    27. Juli 2013

    “Abschied von der Weltformel” ist der Titel eines Buchs des Physikers und Nobelpreisträgers Robert B. Laughlin. Durchaus lesenswert und: Man sollte sich seiner mathematisch fundierten Theorien nie sicher sein.

    Die Realität kommt im Gegensatz zur Theorie mit nur zwei Teilchen aus: Dem Elektron und dem Positron. Alle anderen Teilchen entwickeln sich aus dieser fundamentalen Dualität.

  34. #34 Steffmann
    27. Juli 2013

    @Florian:

    steffmann naja, die Gravitation spielt halt einfach keine rolle wenn man wissen will was zwei Elementarteilchen tun. Das wäre so als würde man den gravitativen Einfluß eines exoplaneten berücksichtigen wenn man die bahn der iss berechnet. Der Einfluss ist zwar da aber komplett vernachlässigbar.steffmann naja, die Gravitation spielt halt einfach keine rolle wenn man wissen will was zwei Elementarteilchen tun. Das wäre so als würde man den gravitativen Einfluß eines exoplaneten berücksichtigen wenn man die bahn der iss berechnet. Der Einfluss ist zwar da aber komplett vernachlässigbar.

    Trotz Drehimpulserhaltung finde es erstaunlich, dass die Oortsche Wolke nicht einfach auseinanderfliegt. Die schwache Gravitation der Sonne kann diese Gebilde nicht alleine zusammenhalten (oder doch?). Ich bin immer noch nicht überzeugt, ob wir Gravitation richtig verstanden haben. Aber das ist natürlich nur eine subjektive Auffassung.

  35. #35 Steffmann
    27. Juli 2013

    Verstehe mich nicht falsch, ich zweifle hier nicht verrückterweise 80 Jahre Physik an. Aber ob im Makrokosmos genauso wie im Mikrokosmos die EM die vorherrschende Kraft ist, davon bin ich noch nicht restlos überzeugt.

  36. #36 JaJoHa
    27. Juli 2013

    @Steffman
    Bei Elementarteilchen ist EM nicht unbedingt die dominante Kraft. Beispiel e^+ e^-\rightarrow \mu^+\mu^- (in e^+e^- ist komplizierter) kann (leading order) über ein \gamma gehen, aber auch über ein Z^0. Die Möglichkeit über das Z ist bei geringer Energie sehr gering, aber bei ca 90GeV wird die sehr groß und treibt den Wirkungsquerschnitt in die Höhe (ca Faktor 200) Schau mal hier https://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0370157305005119-gr2.jpg
    Am Anfang (wenig Energie) geht das über Photon, (glaube das was irgendwas wie \sigma\propto\frac{1}{\sqrt{s}})
    Dann wird der Beitrag durch Z immer größer, hat ein max und fällt dann ab.
    So jetzt bin ich total vom Thema weg, aber worauf ich hinaus will ist folgendes: EM spielt mit, aber die anderen WW werden bei steigender Energie und kleinen Abständen vergleichbar stark. Bei schwacher WW kommt das durch die Masse der Austauschteilchen. Bist du da drüber ist die Kraft ähnlich stark. Bei Gluonen spielt rein, das sie Selbstwechselwirkung haben (wie genau müsste ich nachschlagen 😉 )

    Ich hoffe mal ich habe das soweit richtig und hilft etwas weiter. Oder habe ich deine Frage total verfehlt?

  37. #37 Niels
    27. Juli 2013

    @Totoromotor
    Echt? Auch nicht unter dem Begriff multilineare Abbildung?
    In der koordinatenunabhängigen Notation der Mathematiker sieht das Ganze völlig anders aus als in der schlampigen Indexnotation der Physiker.

  38. #38 Steffmann
    27. Juli 2013

    @JaJoHa

    Vielen Dank. Allerdings, wenn ich mich richtig erinnere, sind die Z0-e+e-, μ+μ- Ereignisse bei 90 GeV bereits seit Anfang der 80er bekannt. Ich wüsste jetzt auch ehrlich gesagt nicht so ganz genau, was das mit meiner Fragestellung zu tun hat.

    Mir ging es um Folgendes: Die Gravitation wird als Kraft in den meisten papers meist ignoriert, da sie kaum (wenn überhaupt) signifikanter als die übliche Varianz ist.

    Die Ergebnisse und Messungen sind eindeutig für Experimente auf der Erde und im Orbit. Was aber, wenn man für die Reproduzierbarkeit eines Z0-e+e-, μ+μ- Ereignis z.b. auf dem Mars die Energiemenge auf 30 GeV reduzieren würde ? Würde das nicht bedeuten, dass wir die 4 Kräfte anders bewerten müssten ?

    JaJoHa, verstehe mich nicht falsch. Ich bin nicht vom Fach, aber halt interessierter Laie. Möglicherweise habe ich mich da auch verrannt. Mir kam es nur plausibel vor, aber das muss nix heissen 😉

  39. #39 Steffmann
    27. Juli 2013

    @JaJoHa

    Allerdings, wenn ich mich richtig erinnere, sind die Z0-e+e-, μ+μ- Ereignisse bei 90 GeV bereits seit Anfang der 80er bekannt

    Das war unnötig, weil irrelevant. Sorry.

  40. #40 PDP10
    27. Juli 2013

    @HG.Hil:

    Nur der Vollständigkeit halber die gleiche Frage die ich im Cern-Artikel gestellt habe nochmal an dieser Stelle:

    Vom bedeutungsvollen Raunen das alles ja falsch und ganz anders sei, hat niemand was.
    Wer etwas so grundsätzlich in Frage stellt sollte auch in der Lage sein alternative Erklärungen anzubieten.

    Vor einiger Zeit hatten Sie hier ja schon behauptet, dass es angeblich für alle Prozesse an denen Neutrinos beteiligt sind andere Erklärungen gäbe – ohne Neutrinos.

    Wollen Sie uns diesmal vielleicht aufklären welche das sind?

    Und wie gesagt: Ein Vortrag dazu ist nicht nötig.
    Ein Verweis auf eine Arbeit in der diese alternativen Erklärungen schlüssig dargelegt werden reicht völlig.

  41. #41 PDP10
    27. Juli 2013

    @Steffmann:

    Was die Oortsche Wolke angeht:

    Such dir doch einfach mal Daten über die durchschnittlichen Objekte die da vermutlich rumfliegen und fütter die dann mal via Kepler 3 in eine Tabellenkalkulation oder ein Simulationsprogramm auf deinem PC.

    Die Frage ob das funktioniert, sollte sich so recht schnell beantworten lassen …

  42. #42 Steffmann
    27. Juli 2013

    @PDP10

    Ach, unter “Neutrinos doesn’t exist” finden sich so allerlei Sachen im net, allerdings nichts mit Substanz. Wahrscheinlich meint er das.

  43. #43 Steffmann
    27. Juli 2013

    @PDP10:

    Sorry, aber auch du hast nicht wirkich verstanden, was ich meinte. Ein Simulationsprogramm ist mit den Algorithmen programmiert, die den Stand des heutigem Wissens abbilden.

    Meine Frage war aber hypothetischer Natur. Somit kann mir eine Simulation da auch nicht weiterhelfen.

  44. #44 Steffmann
    28. Juli 2013

    @PDP10:

    Ergänzung:
    Um die Frage nochmals zu verdeutlichen: Ist es denkbar, das Gravitation eben nicht so wirkt, wie wir es erfahren, beobachten und messen……aber eben nur jeweils lokal (Lokal im Sinne von untersuchten Objekten hier oder deep space, es bleibt “örtlich”) ?

    Je mehr ich schreibe, desto überzeugter bin ich auf dem Holzweg zu sein. Selbst wenn ich mit Gewalt noch mit Quantengravitation argumentieren würde, macht das alles keinen Sinn. Na ja, manchmal gilt halt: Blamiere dich täglich.

  45. #45 PDP10
    28. Juli 2013

    @Steffmann:

    “Na ja, manchmal gilt halt: Blamiere dich täglich.”

    Nö. Gute Fragen blamieren niemand.

    Wobei … angeblich gibt es ja keine dummen Fragen usw.

    Ich neige allerdings zu der Nerd-Variante, wie du vielleicht schon mitbekommen hast (insbesondere an schlechten Tagen … 🙂 )

    “Es gibt keine dummen Fragen .. nur neugierige Idioten!”

    (tschuldigung .. der Exkurs hatte nichts mit deiner Frage zu tun)

    Aber zu deiner Frage: Das Gravitation bei uns Zuhause und Milliarden Lichtjahren entfernten Objekten gleich funktioniert könne wir ja beobachten.

    Und Dunkle Materie ist da keine Krücke. Florian hat da ja schon einiges zu geschrieben.
    Alle alternativen Ansätze haben bisher immer bei dem einen oder anderem Punkt versagt. Anders als die ART.

    Und zu deiner ursprünglichen Frage:

    Nach kosmischen Masstäben ist die Oortsche Wolke vor unserer Haustür.
    Warum sollte ausgerechnet hinter unserer Türschwelle plötzlich irgendetwas ganz fundamental anders sein als in der Garderobe – metaphorisch gesprochen 🙂

    Ich weiss, ehrlich gesagt nicht, wie das mit beobachteten Objekten aus der Oortschen Wolke ist – da wäre wahrscheinlich Alderamin der bessere Ansprechpartner.
    Aber das lässt sich sicherlich mit endlich grossem Rechercheaufwand rausfinden.

    Und auch für alles was in der Wolke da rumfliegt, sollten eben die Keplerschen Gesetze gelten. Das kann man überprüfen.
    Ganz einfach.

  46. #46 JaJoHa
    28. Juli 2013

    @Steffmann
    Ich wollte vorallem auf folgendes raus: EM ist nicht unbedingt immer die dominante WW und habe anscheinend dabei das Ziel etwas verfehlt. Ich drifte leider zu oft vom Thema ab 🙁
    Ja, die Messungen zur Z-Resonanz sind vorallem von LEP, das war vor dem LHC. Aber du musst auch bedenken wie präzise die Messungen waren. Das ging so weit das die Deformation des Beschleunigers unter den Gezeitenkräften und die Bahnlinie in der Nähe auffiel (ein Dozent erzählte das um auf unerwartete Störeffekte hinzuweisen). Außerdem, wenn der Effekt groß währe hätten die Astronomen vermutlich ein Problem. In der Kernfusion von H zu He hast du 2 Prozesse mit W-Boson drin. Wenn sich das ändert würde die Kernfusion schneller oder langsamer laufen, außerdem steckt schwache WW in Betazerfall drin. Das sollte also auffallen wenn der Effekt groß währe.

    Was dir vieleicht auch weiterhilft ist folgendes:
    Du kannst nicht zwischen Gravitation und einen beschleunigten Bezugssystem unterscheiden (ART). Also würde es einen Unterschied machen ob die Kollision in einen Magnetfeld stattfindet oder nicht (sofern das Feld nicht parrallel zur Bahn ist). Das würde aber die Zerfälle von W-Bosonen in den Experimenten beeinflussen, abhängig von Geschwindigkeit und Winkel zum Strahl (Bahn krümmt sich ja) und das sollte man merken. Mit Z geht das ja nicht so einfach, da ungeladen.
    So könnte man auch versuchen da einen Effekt zu suchen.

    Aber das in starken Gravitationfeldern direkt zu testen währe in der Tat intressant um Theorien auf die Probe zu stellen. Und vieleicht herauszufinden wie man die Gravitation elegant einbinden kann.

    Und ich fürchte ich bin schon wieder abgedriftet ohne es zu merken. Ist spät und nach müde kommt doof 😉

  47. #47 JaJoHa
    28. Juli 2013

    @Steffmann
    Ich glaube ich verstehe durch die Ergänzung jetzt was du meinst und in dem Fall habe ich deine Frage leider völlig falsch verstanden. PDP10 hat da die bessere Antwort gegeben, von daher bin ich besser still bevor ich ein drittes Mal das Thema verfehle 😀

  48. #48 Steffmann
    28. Juli 2013

    @JaHoJa:

    Zunächst mal Danke für deine Geduld, ich lerne wirklich viel hier und ein Grund dafür sind eben Leute wie Du.

    Du kannst nicht zwischen Gravitation und einen beschleunigten Bezugssystem unterscheiden (ART).

    Jain….ich will mich jetzt nicht zuweit aus dem Fenster lehnen, aber die ART kann (wie schon gesagt) Gravitation auch nur im makroskopischen Massstab erklären. Aber du erkärst es ja dann im Laufe des Kommentars.

    Außerdem, wenn der Effekt groß währe hätten die Astronomen vermutlich ein Problem. In der Kernfusion von H zu He hast du 2 Prozesse mit W-Boson drin. Wenn sich das ändert würde die Kernfusion schneller oder langsamer laufen, außerdem steckt schwache WW in Betazerfall drin. Das sollte also auffallen wenn der Effekt groß währe.

    Frage: Ist es nicht abhängig davon, wo bzw. unter welchen Bedingungen die Kernfusion stattfindet, ob sich jetzt ein W-Boson oder bspw. niederenergetische Neutrinos oder was auch immer finden lassen würden ?

    Aber das in starken Gravitationfeldern direkt zu testen währe in der Tat intressant um Theorien auf die Probe zu stellen. Und vieleicht herauszufinden wie man die Gravitation elegant einbinden kann.

    Eben drum. Nochmals danke für deine Geduld und deine Zeit.

  49. #49 Steffmann
    28. Juli 2013

    Nö, hat er nicht. Mit deiner Antwort konnte ich mehr anfangen, das soll aber nicht heissen, dass PDP10 falsch lag. Du hast nur eher das bedient, was ich wissen wollte.

    Aber (auch wenn es inflationär wirkt langsam), danke Euch beiden.

  50. #50 Steffmann
    28. Juli 2013

    @PDP10:

    Ergänzung deshalb, weil mal wieder ein Kommentar in der Moderation hängt. Ich glaube diesesmal war “Simulationsprogramm” verantwortlich…….

    Kann keiner was für, aber es nervt…..

  51. #51 Hans
    28. Juli 2013

    @Steffmann:

    @Hans

    Du Armleuchter ! *lach*

    Ich komme mir nicht gerade wie ein Armleuchter vor. 🙂

    Aber ich glaube, Du hast da ein Problem mit der Gravitation. Und den Vorschlag von PDP10 in #41 find ich gut. Ich glaube, den werde ich mal umsetzen und sehen, was dabei heraus kommt. Ein Objekt der Oortschen Wolke ist ja das transneptunisches Objekt (90377) Sedna. Weitere findet man hier; die nötigen Daten für das 3. Kepplersche Gesetz im Zweifelsfall in der JPL Small-Body Database.

    —

    Ich überlege gerade: Wenn man jetzt so eine Datei hat, eine Excel oder OpenOffice-Calc Tabelle und die als Dokument hier herein stellen will? – Sofern man dafür keinen eigenen Webspace hat, geht das schlecht. Ein Bilderserver ist auch keine gute Idee. Aber was ist, wenn man die Datei als MIME-Base64 kodiert hier rein stellt? Das müsste theoretisch gehen…

  52. #52 Hans
    28. Juli 2013

    Wie, @Steffman: Du hast ein Simulationsprogramm in der Warteschlange? – Das ist cool.

  53. #53 Steffmann
    28. Juli 2013

    @Hansemann:

    Nein, nein, nein. Ich wollte doch nicht die Kepplerschen Gesetze in Frage stellen. Mir ging es darum, dass es Unterschiede zwischen der Physik im makroskopischen Bereuch und der Teilchenphysik gibt. Und zwar signifikante. Und warum man das nicht zusammenbringen kann..usw., usw.,

    Ist jetzt auch müßig, weiter das Thema auszulutschen.

    Und, lieber Hans. Natürlich habe ich auch ein Spionageprogramm für dich im Angebot. Bei Interesse, klingel einfach mal durch 🙂

  54. #54 Steffmann
    28. Juli 2013

    @Hans:

    Ups, zu deiner letzten Frage: Nein, es sein denn, du findest eine Möglichkeit den MIME – Code in wordpress zu implementieren. Viel Spass damit 🙂

  55. #55 PDP10
    28. Juli 2013

    @Steffmann:

    “Frage: Ist es nicht abhängig davon, wo bzw. unter welchen Bedingungen die Kernfusion stattfindet, ob sich jetzt ein W-Boson oder bspw. niederenergetische Neutrinos oder was auch immer finden lassen würden ? “

    Ich antworte hier mal, obwohl die Frage an JaJoHa gerichtet war:

    Die “Bedingungen” bei denen solche Prozesse stattfinden sind im Grunde recht einfach einzugrenzen – es gibt nur zwei:

    1. Der Energie bei der der Prozess stattfindet (also wie schnell man die Teilchen zB im Beschleuniger aufeinander knallen lässt – oder wie heiss es jetzt in dem Stern ist) und

    2. Die Wahrscheinlichkeit mit der der Prozess stattfindet
    (will heissen zB. welchen Einfangquerschnitt die beteiligten Teilchen haben – das hängt u.a. auch davon ab, mit welchen Kräfte die beteiligten Teilchen wechselwirken – etc.).

    Das ist alles im Grunde nicht so kompliziert … aber wenn man tatsächlich quantitative Vorhersagen darüber treffen will, was denn nun passiert … ganz entsetzlich kompliziert 🙂

  56. #56 Hans
    28. Juli 2013

    @Steffmann:
    Also Du hast ein Problem mit klassischer oder auch relativistischer Mechanik auf der einen Seite und Quantenphysik auf der anderen. So würde ich das jetzt mal ganz allgemein darstellen. Und es arbeiten ja viele kluge köpfe daran, die beiden Bereiche zusammen zu bringen.

    Und was den MIME-code angeht: Warum sollte ich den in WordPress implementieren wollen? – Ich meinte sowas hier, sofern es klappt:

    MIME-Version: 1.0
    Content-: application/octet-stream; ename=”icon_smile.gif”
    Content-Transfer-Encoding: base64
    Content-Disposition: attachment; filename=”icon_smile.gif”

    R0lGODlhDwAPALMOAP/qAEVFRQAAAP/OAP/JAP+0AP6dAP/+k//9E///////xzMzM///6//lAAAA
    AAAAACH5BAEAAA4ALAAAAAAPAA8AAARb0EkZap3YVabOGRcWcAgCnIMRTEEnCCfwpqt2mHEOagoO
    nz+CKnADxoKFyiHHBBCSAdOiCVg8KwPZa7sVrgJZQWI8FhB2msGgwTXTWGqCXP4WBQr4wjDDstQm
    EQA7

    Dahinter verbirgt sich dieser Smilie: 🙂

  57. #57 Hans
    28. Juli 2013

    Okay, hat geklappt. Es ist der als Zitat eingerückte Teil. In dieser Form könnte man dann eine Tabellenkalkulationsdatei hier herein stellen, wenn man es für nötig hält. Dürfte aber etwas unlustig werden, weil selbst eine leere Tabelle von OpenOffice Calc so kodiert schon 9KB frisst.

  58. #58 rolak
    28. Juli 2013

    MIME

    Bevor Du jetzt kiloweise ascii postest, Hans: Wie wäre es denn mit etwas Webzwonulligem, Groupware-igem? Sind ja nicht gerade sensitive Daten.

    btw: Was hat Dich dazu bewogen anzunehmen, daß Mime-Ascii im Gegensatz zu Hanstext-Ascii nicht bei WP erscheint?

  59. #59 Hans
    28. Juli 2013

    @rolak:
    Ach, das war der Vorschlag von PDP10 in #41 zusammen mit meiner Überlegung aus #50. Wenn man nun so eine Tabelle gemacht hat, und diese hier Zwecks Überprüfung zur Verfügung stellen will. Tabellen selbst unterstützt WordPress ja nicht; – jedenfalls nicht in Kommentaren. Und die Datei so hochladen geht auch nicht, also sollte ein Weg her, wie man sie hier posten könnte und das ist eben diese MIMEcodierung.

  60. #60 rolak
    28. Juli 2013

    das war der Vorschlag

    Nö, Hans, ganz und gar nicht. In #41 wurde Dir empfohlen, Daten zu sammeln und in ein lokales sheet einzupflegen, in #50 fragst Du nach einer Möglichkeit, lokal erstellte sheets hier einzustellen.

    Und genau das leisten die eben verlinkten Teile, zB vermittels des CreateUpload-button von editgrid, unterlegt mit der Nachricht “Create new or Upload from your computer MS-Excel/ OpenOffice/ CSV-files”. Die solcherweise publizierten sheets kannst Du dann wie üblich hier verlinken.

  61. #61 Dietmar
    28. Juli 2013

    Wie ein Katze um den Sahnetopf schleiche ich um diesen Artikel herum, ob ich mich trauen soll, ihn anzufangen.

    Dann traue ich mich!

    Und lese das:

    Ich sage am besten gleich zu Anfang, dass ich diese Formel nicht verstehe.

    Hallohoo?! Was soll ich dann da noch versuchen?!

    Ich geh´ jetzt raus. Grillen, Bier in´n Kopf knallen und ´n bisschen herumgrölen …

    *flenn*

  62. #62 Dietmar
    28. Juli 2013

    Okay, habe ich natürlich nicht gemacht, sondern gelesen. Und was soll ich sagen: Großartiger Artikel! Ich habe zum ersten Mal die Ordnung der Teilchen verstanden! Danke!

  63. #63 Dietmar
    28. Juli 2013

    Bescheuert irgendwie: Ich freu´ mich hier wie Bolle! 😀

  64. #64 JaJoHa
    28. Juli 2013

    @Steffmann
    Wenn du ein W-Boson vom anderen Stern findest würde mich das sehr überraschen. Aber die Frage ist berechtigt.
    Die kurze Antwort ist “Die Geschwindigkeit der Reaktion verändert sich, aber der Prozess bleibt praktisch gleich”.
    Die lange ist folgendes:
    Welcher Prozess wie oft passiert (und ob der überhaupt passiert) hängt stark von der Schwerpunktsenergie ab. Um neue Teilchen on-shell (also beobachtbar) zu erzeugen muss ich ja genug Energie haben um die Ruhemasse zusammenzubekommen und die Impulsbilanz hinzubiegen. Sobald ich dazu genug Energie habe kann der Prozess theoretisch laufen. Dann kommen aber noch Faktoren rein wie die entsprechenden Propagatoren und wenn du höhere Ordnungen hast auch Renormalisierung (kompliziert, ich habe bisher nur Treelevel gerechnet) und am Ende von möglicherweise sehr langen und komplexen Rechnungen kommt dann der Wirkungsquerschnitt raus. Den kombinierst du mit der Häufigkeit und Energie der Kollisionen und wirst eine Rate für alle Prozesse ausrechnen können.

    Aber es ist (wie PDP10 schon sagte) wichtig, welche Teilchen kollidieren und wie viel Schwerpunktsenergie da ist. Angenommen ein W-Paar wird mit minimal möglicher Schwerpunktsenergie erzeugt, dann sind die praktisch in Ruhe und zerfallen dann.
    Wenn ich jetzt die Schwerpunktsenergie hochtreibe und da ein W-Paar erzeuge (und nur diese Ereignisse betrachte, andere Prozesse ignoriere ich/filtere sie raus) geht die überschüssige Energie in kinetische Energie und die W zerfallen während sie sich bewegen. Das ganze kann ich mit einer LT aber sowohl im Ruhesystem eines W als auch im Schwerpunkt des W-Paares betrachten (oder einem beliebigen anderem IS). Das einzige was sich ändert sind die Impulse und Energien, aber die Zerfallskanäle bleiben gleich (also wirst du aus praktischen Gründen im Ruhesystem der W den Zerfall rechnen und die Entstehung im Schwerpunktssystem weil das die Impulse einfacher macht).
    Heißt, das immer noch ca 1/3 der W in Lepton+Neutrino geht und der Rest in Hadronen unabhängig davon ob das W jetzt mit 1eV oder 80GeV kinetischer Energie aus der Kollision kommt.

    Zur Kernfusion ist dann zu sagen, das du eine Umwandlung von Proton (uud) zu Neutron(udd) brauchst. Die geht am einfachsten über ein W-Boson (deshalb ist der Prozess auch relativ langsam) und als Produkt hast du z.B. p\rightarrow n+\nu_e+\bar{e} (oder auf der rechten Seite kein Positron, dafür auf der linken Seite ein Elektron wegen Leptonenzahlerhaltung).
    Die Bedingungen spielen in sofern eine Rolle das mit steigender Dichte die Kollisionsrate und bei steigender Temperatur Rate und die mittlere Energie der Kollisionen in einem Gas ansteigen. Das könnte die Energien der erzeugten Neutrinos und die Anzahl der Reaktionen pro Zeitintervall verändern, ebenso eine Relativbewegung in Bezug zur Quelle. Aber der Prozess bleibt der gleiche.

    Das einzige was eben passieren kann ist das neue Prozesse möglich werden, z.B. p+p\rightarrow p+p+p+\bar{p} (Paarerzeugung von Proton Antiproton). Aber dazu musst du die entsprechenden Schwellenenergien erstmal überschreiten (sprich, mindestens die Ruhemasse von allen erzeugten Teilchen zusammenbekommen). Nur ich zweifle daran das Hauptreihensterne das schaffen werden (also heiß genug sind) und die “neuen” Prozesse kannst du auf der Erde auch testen (1TeV Schwerpunktsenergie entspricht ca T>10^{14}K, aber ohne Geschwindigkeitsverteilung etc zu berücksichtigen, also sehr grob geschätzt).

    Der einzige Ort wo man so Effekte vermutlich testen könnte ist an Neutronensternen und schwarzen Löchern, indem man dort radioaktive Zerfälle (oder ähnliches) sucht und die Halbwertszeit mit denen auf der Erde vergleicht.
    Währe so meine Idee

  65. #65 Instabiles Licht: Können Photonen zerfallen? – Astrodicticum Simplex
    29. Juli 2013

    […] Ich war erst letzte Woche zu Besuch am Europäischen Kernforschungszentrum CERN und hab mich über die aktuelle Teilchenphysik informiert (auch wenn ich die Mathematik des Standardmodells der Teilchenphysik nicht komplett verstanden habe). […]

  66. #66 Stephan
    29. Juli 2013

    Super Artikel, auch für einen Laien wie mich, danke. Florian, ist das ein Fehler?: “Das ist die schwache Kernkraft und sie wird von Teilchen vermittelt, die man “W-Boson” und “Z-Boson” nennt. Diese Teilchen – Elektronen, Gluonen und W/Z-Bosonen – sind keine Fermionen sondern gehören zu den Bosonen.” Sollte es nicht heissen: “Diese Teilchen – PHOTONEN , Gluonen etc…” Elektronen sind doch Fermionen, oder? Die Eichbosonen repräsentieren also die 3 Kräfte, exkl. die Gravitation, oder?

  67. #67 Florian Freistetter
    29. Juli 2013

    @Stephan: Danke, ja das war ein Fehler.

  68. #68 Steffmann
    29. Juli 2013

    @JaJoHa:

    Vielen Dank für die ausführliche Antwort. Gibt mir bitte etwas Zeit, um mich da durchzuackern.

    Aber spontan würde ich sagen, die Summe der Edukte ist ungleich der Summe der Produkte. Die Proton-Proton-Reaktion kann damit nicht gemeint sein. Meinst du vielleicht eine Proton-Antiproton-Annihilation?

    Befindet sich nämlich so ein Teilchen in Ruhe (im Laborsystem) und das andere dazu bewegt, kann man den Vierer-Impuls-Vektor in natürlichen Einheiten mit c=1 und der Ruhemasse m eines Protons beschreiben.

    Daraus widerum eribt sich:

    p = (sqrt(m^2+|vec_p|^2) , vec_p) + (m , 0) = (m^2+|vec_p|^2+m , vec_p|)

    Aber Vorsicht, das Quadrat des Viererimpulses ist invariant gegenüber Lorentz-Transformation -> die Impulssumme im Schwerpunktsystem ist Null, so dass sich darin die Energie berechnet aus

    E = sqrt(2*m^2+2*sqrt(m^2+|vec_p|^2)*m)

    Gruss
    Stefan

    PS: JaJoHa:
    Es wäre schön, wenn ich nur annähernd diesen Plan von Teilchenpysik hätte, wie du. Leider ist mein Wissen eher fragmentiert oder noch besser rudimentär. Aber wie schon gesagt, ich versuche besser zu werden. Ich hoffe, du gibts mir weiterhin die Chance dazu.

    PSS:
    die o.g Stellen sind natürlich zusammenkopiert. Danke an dieser Stelle an Rene, der hier auch schon öfters postete.

  69. #69 JaJoHa
    5. August 2013

    @Steffmann
    Sorry das die Antwort so spät kommt, war letzte Woche unterwegs.

    Meinst du vielleicht eine Proton-Antiproton-Annihilation?

    Nein. Das ist die Reaktion, mit der Antiprotonen erzeugt werden (z.B. am Tevatron lief das so), indem man einen Protonenstrahl auf ein Fixtarget lenkt und dann die “Trümmer aussiebt”. Die Protonen bekommst du ja relativ einfach, aber wenn du einen Händler für Antiprotonen/Antiwasserstoff hast würde mich das sehr überraschen 😉
    Wenn du das mal durchgehst stellst du fest, das die Erhaltungsgrößen alle passen (ist starke WW). Du erzeugst ja unterm Strich einfach 3 q\bar{q}-Paare, die du zu (Anti)Protonen zusammenpackst.
    Die Schwellenenergie dazu kannst du dir auch gut ausrechnen (Minimalenergie im Schwerpunktssystem bekommst du z.B. wenn du 4 Protonenmassen hast und die Teilchen alle in Ruhe sind)

    Und wenn ich helfen kann mache ich das gerne 🙂

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