Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

UN73 schrieb:

Felder für die Elementarteilchen (Quarks und Elektronen) tun das wahrscheinlich auch nicht...wegen des Higgsfeldes

Das ist ja was ich sagte. (in welcher Minute sagt Prof.Strassler dies denn im Clip?)
Die gegensätzliche Aussage des Wellenpaketes ist doch damit inkompatibel.

Du zitierst abwechselnd das Eine und das Andere....was willst Du damit sagen?

Lieber UN,

ich möchte kurz beschreiben, warum ich versucht habe Rainer darauf hinzuweisen, dass wir “das Pferd nicht von hinten aufzäumen” sollten, da er augenscheinlich nicht verstanden hat, worauf ich hinaus wollte und stattdessen mit einem gewissen, gefühlten, "höhnischen" Unterton reagierte.

Wenn wir versuchen uns den Higgsmechanismus zu verdeutlichen und dafür gleich zu Anfangs der Diskussion alle möglichen quantenmechanischen Feld-Eigenschaften und Formalismen btr. diverser Teilchen heranziehen, die sozusagen erst “lange” nach dem Einsetzen des H-Mechanismus entstanden, wird die Aufgabenstellung mM. alzu komplex.

So gesehen, müssten wir uns dann zudem, wie ja erfolgt, mit Sachen wie der Schrödingergleichung, diversen Welleneigenschaften von Massen und Teilchenarten etc., und mit allen diesem folgenden möglichen Pro und Cons zu deren vermeintlich Wirkweisen mit dem Higgs-Feld beschäftigen, bevor wir zum Grundsätzlichen, Eigentlichen kommen können.

Abkürzend Quark Ära:
Unmittelbar nach dem Urknall, in der sogenannten Quark-Ära existierten zunächst nur freie Quarks und Gluonen, genauer gesagt ein Quark-Gluonen-Plasma. Der mM. entscheidend und folgen”schwerste” Zeitpunkt ist, dass es in dem Moment des Abkühlens genau diesen Plasmas (das noch frei jeglicher anderen späteren massebehafteten Teilchenkonglomerate) in WW mit dem Higgsmechanismus dazu kam, das vor allen anderen darauf hin folgenden Teilchenzusammensetzungen zunächst alle Quarks eine Masse erhielten.

Davon ausgehend lässt sich mM. schließen, dass es a priori aufgrund nun massebehafteter Quarks dazu kam, das Anteilen *nachfolgend entstehender Teilchenkonglomerate eine Masse zugewiesen werden kann.... (*Sogesehen  wären deren Massen nur bedingt Folge deren WW mit dem HIggs....) 

Wiedermal aufgrund kontextuellen Nichtverstehens alzu lang geworden, stellt sich somit die grundsätzliche Frage,
warum und wie Quarks Masse erhielten als sie in WW mit dem Higgsfeld traten?

Ich füge mal einen plastisch und sehr lesenswert gestalteten Artikel von Ethan an, der die innere Struktur von Protonen und  Neutronen, aufgrund WW von Quarks und Gluonen, aufklärt.
bigthink.com/starts-with-a-bang/proton-contain-charm-quark/

Noch eins.
Danke für den Beitrag mit Matt Strassler. (natürlich auch den mit Josefs "Bad Bank effect"  )
Ich finde Strassler  hat zielführend erklärt, wie man sich einer mögliche WW der Quarks mit dem H-Feld nähern könnte. 

HG Z.

Z.. schrieb:

Ich füge mal einen plastisch und sehr lesenswert gestalteten Artikel von Ethan an, der die innere Struktur von Protonen oder Neutronen, aufgrund WW von Quarks und Gluonen, aufklärt.

Das Confinement (Hagedorn Temperatur TH)  entsteht viel später, nachdem das Higgsfeld (THig)  aktiv wurde.
THig/TH ≈ 1000
τHig/τCon ≈ 1/10000

...zur Chronologie der Energie- und Temperaturentwicklung im frühen Universum (wie sie derzeit hypothetisiert und vermutet wird), hatten wir schon weiter oben diskutiert, siehe Kommentar #418 und #419

Anbei auch noch einmal die Ausführungen von Prof. Harald Lesch, der in "guter alter alpha-Centauri Manier" an der Tafel erklärt, was passiert, wenn die Quantenmechanik (QM - Heisenberg) und die Allgemeine Relativitätstheorie (ART - Einstein) aufeinander prallen z.B. zu Beginn des Universums...

Quantenmechanik (QM) & Allgemeine Relativitätstheorie (ART) | Grenzwertbetrachtungen von Prof. Harald Lesch hier anklicken

UN73 schrieb:

Anbei auch noch einmal die Ausführungen von Prof. Harald Lesch, der in "guter alter alpha-Centauri Manier" an der Tafel erklärt, was passiert, wenn die Quantenmechanik (QM - Heisenberg) und die Allgemeine Relativitätstheorie (ART - Einstein) aufeinander prallen z.B. zu Beginn des Universums...

Naja, Harald ist wie immer ein bisschen dramatsich. Wie er selbst sagt, sind das nur Zahlenspielereien. Die Planckgrößen werden natürlich anders hergeleitet und der rs hat gar nichts mit der UR zu tun. Mit der Planckmasse ergibt sich daraus auch gar nicht der rs, sondern rs/2, quasi als zufälliges Ergebnis.

Higgs-Mechanismus: Wie Fermionen (Elektronen und Quarks) über YUKAWA-Kopplung mit dem Higgs-Feld (v=246 GeV) ihre Ruhemasse erhalten  hier anklicken

Das Higgsfeld hat einen Vakuumerwartungswert (v=246 GeV) seit der spontanen Symmetriebrechung kurz nach dem Urknall, der von Null abweicht. Fermionen (Elektronen und Quarks) erhalten über Yukawa-Kopplung mit dem Higgsfeld eine effektive Ruhemasse.

Tabelle: Yukawa-Kopplungskonstante (g) für verschiedene Fermionen
Fermionen (Elektronen und Quarks) erhalten über Yukawa-Kopplung mit dem Higgs-Feld (v=246 GeV) ihre Ruhemasse.
Die Werte der Yukawa-Kopplungskonstante (g) werden durch experimentelle Daten bestimmt. Physiker messen die Massen der Fermionen und verwenden diese Informationen, um die entsprechende Yukawa-Kopplungskonstante (g) zu berechnen.

UN73 schrieb:

Das Higgsfeld hat einen Vakuumerwartungswert (v=246 GeV) seit der spontanen Symmetriebrechung kurz nach dem Urknall, der von Null abweicht. Fermionen (Elektronen und Quarks) erhalten über Yukawa-Kopplung mit dem Higgsfeld eine effektive Ruhemasse.
n = gv
v = 246 GeV

wie ich schon sagte

Rainer Raisch schrieb:

Das Higgs bzw seine Kopplung bestimmt quasi die Comptonwellenlänge der Teilchen.
m = gH·vH = ωC·ℏ/c²
gH Kopplungskonstante jeder Teilchenart
vH = 246,2196 GeV Vakuumerwartungswert des Higgs Feldes

Natürlich gewinnt man dadurch keinerlei neue Erkenntnisse, nun steht lediglich g statt m für jedes Teilchen.

UN73 schrieb:

Fermionen (Elektronen und Quarks) erhalten über Yukawa-Kopplung mit dem Higgsfeld eine effektive Ruhemasse.

Nicht nur diese, sondern vor allem die Bosonen W und Z, und sogar das Higgs selber.
Diese Kopplungen sind allerdings komplizierter. Hier gibt es jeweils 2 Kopplungskonstante.

Die Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider (LHC Cern, Schweiz) im Jahr 2012 bestätigte, was Teilchenphysiker schon lange vermutet hatten: dass es ein den Kosmos durchdringendes Feld gibt, was den Elementarteilchen (Quarks, Elektronen) und den W- und Z-Bosonen ihre Ruhemasse verleiht.

Leider fiel es Physikern bisher schwer, der breiten Öffentlichkeit zu erklären, wie dieses sogenannte Higgsfeld (v=246 GeV) seine Aufgabe erfüllt. Es gibt viele falsche und in die Irre führende populistische Analogien, die im Widerspruch zu dem stehen, was Physiker in den ersten Wochen in Studienanfängerkursen lehren. Diese falschen populistischen Analogien stellen das Higgs-Feld als ähnlich einer Suppe, Melasse, einem Dickicht, einer Menschenmenge oder als Wasser in einem Swimminpool dar, wodurch Elementarteilchen angeblich abgebremst würden und so ihre Ruhemasse erhalten.

Higgs für Dummies - scinexx.de

Quelle: www.scinexx.de/dossierartikel/higgs-fuer-dummies/

Was ist falsch an all diesen populistischen Analogien?
Alle diese falschen und in die Irre führenden populistischen Analogien implizieren, dass das Higgsfeld wie eine Substanz/ Äther ist, aber das Higgsfeld ist keine Substanz/ Äther und es verlangsamt die Dinge nicht, es kann das nicht tun, weil dies Gesetze verletzen würde, die sehr grundlegend für die Physik sind wie z.B. das erste Newton'sche Gesetz. 
Newtons erstes Bewegungsgesetz besagt, dass, wenn man ein isoliertes Objekt in Ruhe lässt, es sich für immer mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegt, also würde dies bedeuten, dass das Higgsfeld gegen Newtons erstes Gesetz verstößt, wenn das Higgsfeld sich wie eine Suppe oder wie eine Melasse verhalten würde und Dinge verlangsamt bzw. ihre Bewegung behindert.

"In Wahrheit hat das Higgsfeld nichts mit Bewegung oder Verlangsamung zu tun. Vielmehr dreht es sich um Schwingungen", sagt Professor Matt Strassler in einem aktuellen Quantamagazine-Artikel vom 03. September 2024... 

Eine bessere und treffendere Analogie zur Wirkungsweise des Higgs-Feldes | Prof. Matt Strassler
Quelle:  www.quantamagazine.org/how-the-higgs-fie...-particles-20240903/

...und in einem aktuellen Interview erklärt Prof. Matt Strassler weiter: hier anklicken

"Die Frage, woher die Teilchen ihre Ruhemasse haben, wird in der Quantenfeldtheorie eigentlich in die Frage übersetzt, woher die Felder ihre spezifische Resonanzfrequenz haben, was direkt mit der Ruhemasse ihrer "Wavicles" korreliert ist. Und auf diese Frage ist das Higgsfeld die Antwort...
Das Higgsfeld wirkt wie eine Umgebung für die anderen Felder, was dazu führt, dass sie eine spezifische Resonanzfrequenz erhalten. Es ist ein bisschen so, als ob die Felder ohne das Higgsfeld alle irgendwie schlaff wären und keine bevorzugten Frequenzen hätten. Sie würden dazu neigen, so zu schwingen, wie z.B. eine schlaffe Saite [einer Gitarre] es tut. Aber wenn man die Saite oder das Feld, das man zum Schwingen bringen will, verstärkt und aufspannt, kann man es vielleicht dazu bringen, bei bestimmten Frequenzen zu schwingen."

Rainer Raisch schrieb:

Z.. schrieb:

Ich füge mal einen plastisch und sehr lesenswert gestalteten Artikel von Ethan an, der die innere Struktur von Protonen oder Neutronen, aufgrund WW von Quarks und Gluonen, aufklärt.

Das Confinement (Hagedorn Temperatur TH)  entsteht viel später, nachdem das Higgsfeld (THig)  aktiv wurde.
THig/TH ≈ 1000
τHig/τCon ≈ 1/10000

Ich habe den Link nur gesetzt, um über die finale Zusammensetzung von Protonen und Neutronen aufzuklären, unabhängig des zeitlichen Vorgangs, der zurm Massenerhalt führte.
Könntest du bitte dennoch erklären wie dein Einwand zeitlich einzurodnen ist. Danke.

LG Z.


 

Z.. schrieb:

Könntest du bitte dennoch erklären wie dein Einwand zeitlich einzurodnen ist. Danke.

THag = 1,8161e+12 K = 156,5 MeV/kB ≈ c²mπ/kB
THig = ⁴(c²ρHig/σa) = 1,851e+15 K = 159,5 GeV/kB
τHig = (T°/THig)²/(²Ωr·2H°) = 2e-12 s überschlägige Rechnung
τCon = (T°/THag)²/(²Ωr·2H°) = 2,7293e-5

Es mag sein, dass beide Zeitangaben um einen ähnlichen Faktor falsch sind. Hier habe ich die veränderten Freiheitsgrade noch nicht berücksichtigt. Allerdings ist
τHig/τCon ≈ (THag/THig)² ≈ 1/1000000
Da hatte ich zuerst für eine Zeitangabe bereits versucht, die Freiheitsgrade zu berücksichtigen, das wäre eine Verzerrung.

Die genaue Rechnung steht ganz oben auf meiner todo-Liste....ich dachte, ich hatte schon beide Datein gleichermaßen behandelt.

Danke Rainer,

die Frage ist, wann genau das Higgs-Feld einen von 0 verschiedenen Wert annahm.
Noch vor dem das QGP abkühlte, während... "oder danach". Naiv gefragt.

LG Z..

 

Z.. schrieb:

die Frage ist, wann genau das Higgs-Feld einen von 0 verschiedenen Wert annahm.
Noch vor dem das QGP abkühlte

Genau dafür steht die Higgs Temperatur. Davor fror gar nichts aus, weil nichts Masse hatte.
Mit dem Higgsfeld gewann jedoch das top seine Masse und fror sofort aus und zerfiel wohl schnell.
Das Ausfrieren von DM hängt auch vom Wirkungsquerschnitt ab.
Allerdings ist der Wirkungsquerschnitt der Neutrinos so groß, dass sie erst kurz vor dem  Ausfrieren der Elektronen ausfrieren. DM sollte dann wohl gemäß ihrer Masse ausfrieren, wohl ebenfalls sofort mit dem Higgsfeld.

Kurz danach zerfielen die schweren Teilchen
H dann Z dann W, b, τ, c

Dann wurde das Confinement wirksam, und die restlichen Quarks und Gluonen froren als Protonen und Neutronen aus.
Kurz danach verschwanden π und μ.

Rainer Raisch schrieb:

THag = 1,8161e+12 K = 156,5 MeV/kB ≈ c²mπ/kB
THig = ⁴(c²ρHig/σa) = 1,851e+15 K = 159,5 GeV/kB
τHig = (T°/THig)²/(²Ωr·2H°) = 2e-12 s überschlägige Rechnung
τCon = (T°/THag)²/(²Ωr·2H°) = 2,7293e-5

Die genaue Rechnung steht ganz oben auf meiner todo-Liste.

Ich denke ich habs jetzt:
τHig = ²(90(ℏ·c)³)c/(²(32pi³G·nfHig)kB²THig²) = 1e-11 s
τCon = ²(90(ℏ·c)³)c/(²(32pi³G·nfCon)kB²THag²) = 0,000012575 s
jeweils der Beginn der Phasenänderung

Rainer Raisch schrieb:

[...] Kurz danach verschwanden π und μ.

Wow, tolle Geschichte.... Wie gut dass wir hier einen Augenzeugen haben. :–))
 

Eine interessante Frage und Antwort zu einem scheinbaren Widerspruch von der Physics Stack Exchange Webseite, wann genau die W-, Z-Bosonen und die Fermionen ihre Ruhemassen erhalten haben...

User auf Physics Stack Exchange Webseite:
"Es gibt zwei Antworten, die sich widersprechen. Es kann nicht sein, dass die W- und Z-Bosonen und die Fermionen ihre Ruhemassen bei der spontanen Symmetriebrechung des Higgsfeldes (Vakuumerwartungswert ungleich Null; v=246 GeV) kurz nach dem Urknall erhalten haben und seitdem ihre Ruhemassen behalten, und dass gleichzeitig die W- und Z-Bosonen und die Fermionen ständig mit dem Higgs-Feld wechselwirken müssen, und diese ständige Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld Kondensat ihnen ihre Ruheasse verleiht."

Frage:
"Welche Theorie ist richtig, wann genau erhalten die W-, Z-Bosonen und die Fermionen ihre Ruhemassen?
a) Sie erhalten ihre Ruhemassen beim spontanen Symmetriebruch kurz nach dem Urknall, als das Higgs-Feld seinen Vakuumerwartungswert ungleich Null (v=246 GeV) erhielt.
b) Sie gewinnen ihre Ruhemasse immer dann, wenn sie mit dem Kondensat des Higgs-Feldes wechselwirken, das sich wie ein Supraleiter verhält."

Antwort:
"Fermionen und W-, Z-Bosonen haben keine Ruhemasse gewonnen, um sie zu behalten. Sie gewinnen Ruhemasse in jedem Moment ihrer Kopplung mit dem Kondensat des Higgs-Feldes seit dem spontanen Symmetriebruch kurz nach dem Urknall. Beide Antworten sagen das Gleiche aus."

Quelle: physics.stackexchange.com/questions/4618...eir-masses-when?rq=1

UN73 schrieb:

Beide Antworten sagen das Gleiche aus."

Natürlich ist beides Dasselbe.
Seit (1) das Higgsfeld aktiv ist, (2) koppelt es ununterbrochen mit den Feldern bzw Teilchen, denen es die Ruhemasse verleiht.

GENAUSO, wie wie JEDE Wechselwirkung ständig stattfindet. (und zB die Raumzeitkrümmung ständig renoviert, ohne Quelle kein Feld)

Na dann hoffen wir einmal, dass das Higgsfeld (v=246 GeV) auch in Zukunft aktiv und stabil bleibt...

What if the Higgs field switched off?

UN73 schrieb:

What if the Higgs field switched off?

Dann gibt es weder Neutronen noch Protonen und solchen Unsinn, wie im Video, denn alle Quarks würden sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, genauso wie die Elektronen.

Das Confinement kann sich nur ausbilden, wenn die Geschwindigkeit der Quarks eine Verbindung mit Gluonen zulässt. Wenn die Quarks aber genauso schnell wie die Gluonen sind, kann es keine Wechselwirkung geben, sondern nur Zusammenstöße.

UN73 schrieb:

Na dann hoffen wir einmal, dass das Higgsfeld (v=246 GeV) auch in Zukunft aktiv und stabil bleibt...

Naja, das Higgsfeld tut auch nur, was es muss, und da hat es gar keine Wahl, seit die Temperatur (Plasmadichte) unter die erforderliche Grenze gefallen ist.

Das wäre so wie wenn man Angst davor hätte, dass das Wasser der Meere die Flüsse wieder hinauflaufen würde und die Berge überschwemmt....

Das Potential kann allenfalls noch weiter sinken. Ob dann alles schwerer wird? Das geht gar nicht, woher sollte denn diese Energie kommen.

Rainer Raisch schrieb in Kommentar #5658:

"...dass das Wasser der Meere die Flüsse wieder hinauflaufen würde und die Berge überschwemmt."

Hi, hi, hi, solch ein Wunder passiert natürlich nicht. Geschenkt Rainer.
Das Higgs-Feld ist (soweit wir wissen) stabil und hat seit dem spontanen Symmetriebruch kurz nach dem Urknall einen Vakuumerwartungswert ungleich Null (v=246 GeV). Es gibt aber durchaus Hypothesen, die davon ausgehen, dass durch Quantentunneln das Potential des Higgsfeldes auf einen (noch) niedrigeren Energiezustand weiter absinken könnte. Was das für komplexe Auswirkungen hätte, darüber kann man nur trefflich spekulieren...

Klar kann man Fragen stellen, wie "was wäre wenn die Lichtgeschwindigkeit doppelt so groß wäre?". Die Konsequenzen wären viel drastischer als dass ein Raumschiff mit 10%c doppelt so schnell fliegen würde. Es gäbe in so einem Universum nämlich kein Raumschiff.