THEMA:

Ich habe ein Verständnisproblem mit dem Begriff "Ruhemasse". In einer Sendung mit Prof. Lesch führten Sie aus, dass Elementarteilchen im Grunde völlig masselos wären. Erst durch Bewegung der Teilchen erhalten die meisten Elementarteilchen Masse durch den Widerstand, den ihnen das Higgs-Feld in Verbindung mit dem Higgs-Boson entgegensetzt.

In Ihrer Frage stecken zwei Missverständnisse, die mir häufig begegnen:

1.) Die Elementarteilchen erhalten das was wir als Ruhemasse interpretieren durch eine Wechselwirkung mit dem Higgsfeld. DieseWechselwirkung ist unabhängig davon, ob sich die Teilchen im Feld mit konstanter Geschwindigkeit bewegen oder ruhen.

2.) Die Elementarteilchen werden im Higgsfeld nicht abgebremst. Die Wechselwirkung hemmt die Beschleunigung und NICHT die Geschwindigkeit der Teilchen. Die gehemmte Beschleunigung lässt sie träg erscheinen und das interpretieren wir als Masse.

Hallo Herr Lescher Herr Gaßner oder Urknall, Weltall und das leben team.,
Meine Name ist christoph Jungblut un ich interressiere mich sehr für Physik und der gleichen. Ich schätze sehr ihre sicht auf die heutige Wissenschaftsomune deren mit falschem stolz und falschen vorraus gegangenen Variablen und grund Theorien beengten sicht weise. Ich habe mal mit reinem Hirnschmalz und ganz einfacher logik ohne millionen sachen dazu zu erfinden damit es logisch klingt eine eigene "Urknalltheorie" aufgestellt. Mit hilfe des internets als quelle. Ich würde sehr gerne mal mit ihnen über meine theorie reden oder schreiben und ihre meinung dazu hören die ich sehr schätze. Bitte geben sie mir die Chance meine Bigspintheorie mit ihnen zu erörtern ich versichere sie werdejn Positiv von mir überrascht sein. Habe meine theorie berreits in mehreren Wissenschaftsfohren diskutiert und bis jetzt nur Positive resonanz bekommen und einige meinten sogar Junge du hast da was entdeck und erkannt was hand und fuss hatt und die komplette Physik neu dar stellen kann. Aber leider bin ich in einem kleinen Dorf auf gewachsen und habe schulisch nicht sehr auf gepasst und nur eine durschnits Arbeit und Schul bildung. Ich hab mein Potential erst spät erkannt und seit dem ziemlisch viel wissen nach geholt und ja es fruchtet. Da ich leider keine hundert Doktor titel und Professor titel besitze hatte ich nie wirklich die chance meine theorie gewicht zu geben und den richtigen leuten zu zeigen. Deshalb bitte ich sie geben sie mir eine Chance es lohnt sich. Vielen dank in Hochachtung Christoph Jungblut

Auf Seite 64, letzter Satz:

---„Hierzu haben wir in unserer reibungsbehafteten,
anschaulichen Welt doch nichts vergleichbares anzubieten“---

Könnte man im weiteren Sinn den freien Fall im Vakuum als etwas Vergleichbares ansehen? Ein Honiglöffel beschleunigt gleichmäßig im freien Fall, ohne einen Widerstand zu spüren. Wenn man ihn nun zusätzlich beschleunigt, spürt er einen Widerstand. Nach der Beendigung der zusätzlichen Beschleunigung verhält sich die gleichmäßige Beschleunigung wieder genauso wie vorher ohne Widerstand, nur auf einem höheren Niveau (höherer Geschwindigkeit). Das gleiche gilt natürlich auch bei einer Verzögerung des im freien Fall befindlichen Honiglöffels.

Ist das etwas Vergleichbares oder nicht? Oder ist da überhaupt ein grundsätzlicher Fehler in dem Gedanken enthalten? Wenn man das vergleichen könnte und Beschleunigung und Verzögerung gleichzusetzen sind, würde das einen Weg für ein Gedankenexperiment eröffnen, das man dann in weiterer Folge eventuell auch in unserer wahrnehmbaren Welt experimentell beweisen könnte.


Seite 63, die letzten 5 Zeilen:
Wenn man das Wort „Beschleunigung“ durch das Wort „Verzögerung“ ersetzt, was würde dann mit dem Wort „Zähes“ geschehen? Kann dieses Wort gleich bleiben oder müsste es ersetzt werden? Wenn ja, durch welches? Oder ist das Wort "Zähes" nur eine symbolische Bezeichnung?

Na ja, freier Fall im Vakuum ist (zum Glück) nicht unbedingt ein Beispiel aus unserer Alltagswelt... Zudem ist die Beschleunigung, zumindest für kurze Fallstrecken, konstant. Für eine Analogie zum Higgsfeld bräuchten wir ja etwas, das gerade der Beschleunigung entgegenwirkt, jedoch nicht der Geschwindigkeit... das ist verzwickt...

Und wie wäre ein Vergleich mit einem Schwungrad?
Ein Schwungrad würde im Vakuum (ohne Reibungswiderstand am Lager) ohne Widerstand laufen. Beschleunige ich die Umlaufgeschwindigkeit, spüre ich dabei einen Widerstand. Das Schwungrad läuft nach dem Beenden der Beschleunigung bei erhöhter Umdrehungsgeschwindigkeit wieder widerstandsfrei weiter. Das gleiche gilt bei einer Verzögerung. Je höher die Umlaufgeschwindigkeit ist, desto höher wird auch der Widerstand bei der Beschleunigung, so wie auch bei einer geradlinig beschleunigten Bewegung.

Wenn das so ist, müsste man dann nur mehr ein Atom mit einem Schwungrad vergleichen können (das Umrunden des Atomkerns durch Elektronen, je mehr, desto schwerer) um diesen Effekt vergleichen zu können.
Ist Masse gekrümmte Energie? Wird Energie bei der Krümmung gebremst? Ist Masse gebremste Energie? Ein Higgs-Feld wäre dabei nicht erforderlich!
Oder ist dieser Gedanke total daneben?

Atome sind aus meiner Sicht viel zu komplizierte Gebilde für ein sinnvolle Analogie. Hier wirken quantenmechanische Gesetze, bewegte Ladungen, starke und schwache Kernkräfte... Besser gefällt mir das Schwungrad zur Veranschaulichung träger/schwerer Masse - aber welches Phänomen soll dabei die Rolle des Higgsfeldes übernehmen?

Der Begriff "Krümmung" ergibt für Energie keinen Sinn. Eher schon die Masse als gebremste Energie. Die (Ruhe-)Masse ist die Energie, die ein Teilchen besitzt, wenn es keinen Impuls mehr hat, also keinen Schwung, d.h., wenn es ruht.

Die Masse eines Teilchens kann z.B. daher kommen, dass es mit einem Feld wechselwirkt, bei dem die Zustände mit kleinstmöglicher Feldstärke nicht die Zustände kleinstmöglicher Energie sind; sondern bei dem die Zustände geringster Energie größere Feldstärken haben als bestimmte andere Zustände mit höheren Energien. Das Higgsfeld ist ein so seltsam verschobenes Feld. Diese Verschiebung äußert sich als Masse des Teilchens.

An was liegt es eigentlich, dass, wenn ich ein sich drehendes Schwungrad nach oben, unten, rechts oder links beschleunige, ich weniger Widerstand verspüre als wenn ich die Achse beschleunigt schwenke? Beim Schwenken der Achse verspüre ich plötzlich einen gewaltigen Widerstand.

Der Drehimpuls ist ein Vektor entlang der Drehachse. Diese Drehachse zu ändern erfordert somit ein Drehmoment... Genau das ist die Kraft, die Sie beim Versuch spüren, die Achse zu schwenken. Wenn Sie unter "Kreiselkräfte" suchen, sollte Ihre Suchmaschine erklärende Abbildungen finden...

Und Atome sind zu komplizierte Gebilde, damit man Umdrehungen um den Atomkern mit Kreiselkräfte in Zusammenhang bringen könnte?

Kreiselkraft ist lt. Google eine Kraft, welche die Kreisbewegung in seiner Bahn hält bzw. dem Verlassen der Bahn entgegenwirkt, wenn ich das richtig verstanden habe. Kann man der Kreiselkraft eine Kraft entgegensetzen, welche die Kreiselkraft aufhebt? Grundsätzlich kann man einer Kraft eine Kraft entgegensetzen, die sich gegenseitig aufheben, auch verschiedenartige Kräfte wie z.B bei der IS die Schwerkraft und die Fliehkraft. Bei der Kreiselkraft scheint das nicht möglich zu sein oder kann man zwei oder mehrere Kreisel so positionieren, dass sich die Kreiselkräfte gegenseitig aufheben? Dazu ein Vergleich zur Masse: Kann man einer Masse eine Masse entgegensetzen und dadurch die Masse gegenseitig aufheben? Man wird es nicht können, weder bei der Masse noch bei der Kreiselkraft. Zumindest eine Gemeinsamkeit von Masse und Kreiselkraft. Oder ergibt so ein Vergleich keinen Sinn? Werden da Äpfel mit Birnen verglichen?

Blöde Fragen haben den Vorteil, sie regen zum Denken an. Es gibt nämlich einen Unterschied zwischen Erkenntnisse verwalten und Erkenntnisse schaffen. Nicht wenige Erkenntnisse hat man dadurch gewonnen, indem man sich unlogische Schlussfolgerungen dahingehend genauer angesehen hat, ob die Unlogik durch das Fehlen von Komponenten als unlogisch erscheint.

Ja, ich muss mich leider wiederholen - ini der Welt des Allerkleinsten sind mechanische Analogien wie "da dreht sich etwas um etwas anderes" nicht zielführend. Weder drehen sich Elektronen um einen Kern, noch drehen sich Elektronen um sich selbst - auch wenn wir Ihnen eine quantenmechanische Eigenschaft zuordnen, die wir Spin nennen.
Wie weit sind Sie denn mit dem Buch? Ab Seite 264 gehen wir darauf ein.

Bei Seite 115 habe ich wieder vom Anfang an zu lesen begonnen. Zuerst kommt erahnen, dann verstehen und dann muss sich das Verstandene erst setzen, um darauf aufbauen zu können. Also, das geht nicht so schnell. Ich muss vieles sehr oft wiederholen, um es nur erahnen zu können. Aber es ist alles sehr faszinierend, es braucht nur seine Zeit. Eine Lebensaufgabe.

Hallo Zusammen,
Wir sind hier im Kapitel Masse. Ich hab mir gedacht, dass es nützlich sein würde, sich diesen Begriff mal näher anzuschauen.
Wenn wir nur mal die uns vertraute Materie betrachten, also die Familie 1 aus dem Standartmodell. Dann haben wir da nur 4 Teilchen! 2 Quarks, das up- Quark und das down - Quark, das Elektron und das Elektronneutrino. Das letztere hat eine verschwindend geringe Masse ( kleiner 1 eV ). Das Elektron hat die bekannte Elektronenmasse und die beiden Quarks haben nochmals mehr Masse als die Elektronen. Up und downquark unterscheiden sich dabei ein klein wenig. Das Downquark ist ein klein bisschen schwerer als das Upquark.
In einem Proton finden wir jetzt zwei Ups und ein Down und in einem Neutron finden wir ein Up und zwei Downquarks. In beiden Kernbausteinen macht die durch Quarks verursachte Masse lediglich 5% der Gesamtmasse aus. Die anderen 95% sind der Energie der 8 Gluonen geschuldet. Diese Gluonen sind die wechselwirkenden Bosonen und Bosonen haben keine Kopplung an das Higgsfeld, die Quarks schon. Diese Gluonen sind also reine Energie. Da die Protonen und die Neutronen etwa 2000 mal schwerer sind als die Elektronen, können wir getrost behaupten, ein Atom besteht zu 95% aus Bindungsenergie! Wenn wir jetzt weiter annehmen, das auch die Elementarteilchen selbst lediglich ans Higgsfeld koppelnde Energieverdichtungen sind, ja was folgt dann?
Das würde bedeuten, dass die uns vertraute Materie aus verdichteter und wechselwirkender Energie besteht. Dann löst sich der Begriff der Masse auf.
Das Zusammenspiel zwischen diesen Energieformen und den dazugehörigen Feldern erzeugt bei uns Makrowesen lediglich den Eindruck, als ob wir es mit fester Materie zu tun haben.
Noch ein Gedanke zum Schluss: wenn wir jetzt gedanklich diese Energien und deren Felder anhäufen und verdichten, kommen wir zu allen Erscheinungen, die in der Allgemeinen Relativitätstheorie enthalten sind, bis hin zu den schwarzen Löchern
Oder anders formulierte: Trotz Ausschlusses des Begriffs der Masse kann Alles, was existiert, erklärt werden.
Ich wollte mit dieser Erklärung aber keineswegs den Begriff Masse abschaffen, da es ein sehr nützlicher Begriff ist. Wenn man den Experimentalphysikern den Begriff wegnähme, wären sie wahrscheinlich sehr unglücklich. Aber wenn man das Wort Masse in den Mund nimmt, sollte man daran denken, dass wir es eigentlich mit Energieverdichtungen und Feldern zu tun haben.
Viele Grüße
Thomas

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Thomas schrieb:

. . . Das würde bedeuten, dass die uns vertraute Materie aus verdichteter und wechselwirkender Energie besteht. . . .

Kann man das so sehen wie bei dem Film "Lesch & Gaßner - Spins, Nichts und das Higgsfeld" , da heißt es unter anderem:
. . . in ihrer Beschleunigung behindert . . . .

Bleibt die Frage offen: Wie verhält sich das mit der Behinderung bei einer Verzögerung?
Hier der Film: Minute 12:42 – 13:15 Lesch & Gaßner - Spins, Nichts und das Higgsfeld
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Diese Gluonen sind also reine Energie.

kann man dann sagen, dass bosonen eine reine form des energiebegriffs darstellen?

frage: was kann man sich unter reiner energie vorzustellen?
antwort: die teilchen, die die kräfte vermitteln sind ein beispiel für die form reiner energie!

kann man das so sagen?
und wie sieht es quantenmechanisch aus? sie sind ja welle und teilchen, also nur scheinbar teilchen.

Hallo zusammen in diesem wiedebelebten Thread!

So etwas wie "reine Energie" gibt es in der Physik nicht. Es gibt nichts, was nur Energie wäre und sonst nichts. Phyikalische Objekte haben Energie, sie sind nicht Energie. Auch Bosonen nicht. Sie sind Anregungen eines Feldes, welches als die fundamentale Entität betrachtet wird. Aus der Form der Anregungen kann man eine bestimmte Zahl berechnen, welche die Energie darstellt. Die Energie ist also eine bestimmte Zahl, die die Anregungen eines Feldes charakterisiert. Auf welche Weise genau man diese Zahl berechnen kann, hängt von den Details der Theorie ab; sie hat etwas damit zu tun, wie sich die Theorie unter kleinen Verschiebungen in der Zeit verhält.

Die Aussage, es gebe in der ersten Familie nur vier Teilchen, ist zwar streng nach Definition der Familien richtig; ich möchte aber anmerken, dass das natürlich nur die Fermionen sind. Wir haben aber auch noch die Bosonen, also etwa Photonen und Gluonen. Das sind auch Teilchen. Sie sind Anregungen des elektromagnetischen bzw. Gluonfeldes und haben als solche auch Energie.

Die Aussage, die Quarks hätten eine Kopplung an das Higgsfeld, ist spekulativ. Eine Kopplung an das Higgsfeld haben auf jeden Fall W- und Z-Bosonen. Ob die anderen als elementar erachteten Teilchen ihre Masse ebenfalls aus der Kopplung an das Higgsfeld erhalten, ist unbekannt.

Ich denke nicht, dass man auf den Begriff der Masse verzichten kann. Sie bleibt auf jeden Fall als Parameter in der Energie-Impuls-Beziehung freier Teilchen erhalten, ob man sie nun "Masse" nennt oder nicht.

Die Aussage, die Quarks hätten eine Kopplung ans Higgsfeld, sei spekulativ, ist nicht richtig. Alle Elementarteilchen haben zum Higgsfeld einen Kopplungswert, eine Kopplungskonstante. Andernfalls würde das Higgsfeld den Teilchen ja nicht ihre Masse verleihen können. Richtig ist, dass die Massen der W und Z Bosonen zur Higgshypothese geführt haben. Die Motivation, dieses Feld zu postulieren, war damals der Versuch, durch die Einführung dieses Feldes das Standartmodell der Teilchenphysik zu retten.
Durch die Entdeckung des Higgsbosons ist tatsächlich der Nachweis angetreten worden, dass es dieses Higgsfeld tatsächlich gibt und dass es allen Elementarteilchen ihre Masseneigenschaften verleiht.
Dass es reine Energie nicht gibt, ist auch nicht ganz richtig. In den meisten Fällen handelt es sich tatsächlich um Anregungen von Feldern. Ausnahme ist jedoch der Aufenthalt in einem Gravitationspotential. Ein solcher Aufenthalt führt nicht zu einer Anregung des Feldes und trotzdem wird Energie frei, wenn ein Probekörper Richtung Zentrum stürzt.
Grüße
Thomas

Stimmt, bei meiner Frage hatte ich eigentlich im Hinterkopf, ob ich für die Fermionen auch einfache Massenterme haben kann oder ob das Higgsfeld für die Massenerzeugung notwendig ist. Das ist es aber jedenfalls für die der Schwachen Wechselwirkung unterliegenden Fermionen, also allen. Leider hat man aber dadurch auch keinen wahren Erkenntnisfortschritt, dann statt der Massen der Fermionen, die man einfach in die Theorie hineinschreibt, hat man dann eben die Kopplungskonstanten an das Higgs, die man auch einfach hineinschreiben muss.

Dass die kinetische Energie eines Probekörpers in einem Gravitationsfeld zunimmt, heißt nicht, dass es reine Energie gibt. Die Energie hat dann eben der Probekörper. Woher er sie hat, ist dann wieder die nächste Frage, aber ziemlich sicher nicht aus einem wie auch immer gearteten Reservoir reiner Energie. Es gibt zwar physikalische Objekte, denen man nicht oder nicht so einfach eine Energie zuschreiben kann, wie der gekrümmten Raumzeit oder dem Newtonschen Gravitationsfeld; aber umgekehrt gibt es keine "freischwebende" Energie, die keinem physikalischen Objekt zugeordnet ist.

Für die Theoretiker ist das extrem wichtig. Das ansonsten extrem erfolgreiche Standardmodell der Elementarteilchen funktioniert nur, wenn diese alle die Ruhemasse 0 haben. Wenn die Elementarteilchen ihre Masse durch die Kopplung an das Higgs-Feld erhalten, dann passen die Theorien.

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Warum nimmt man nicht gleich einfach die Vakuumfluktuation als Higgs Feld her?
Das Higgs-Feld verleiht den Teilchen Masse
Laut E=mc2 ist Masse auch nur Energie
Könnte man also gleich auch sagen: Das Higgs-Feld verleiht den Teilchen Energie
Woher nimmt das Higgs-Feld Energie, um es verteilen zu können?
Die Vakuumfluktuation ist das einzige, dass Energie erzeugen kann, indem es das NICHTS in Teilchen und Antiteilchen aufteilt. Es leiht sich Energie aus, um es gleich wieder zurückzugeben. Durch Beschleunigung bzw. Verzögerung eines Objektes in diesem Flukuationsfeld ist das Ausleihen und Zurückgeben gestört. Diese Störung erscheint als Masse.
Zugegebenermaßen eine sehr abenteuerliches Gedankenexperiment.

Berinekis:
Ja stimmt. Es wird in dem Sinn keine Energie frei, wenn der Probekörper dem Gravitationszentrum entgegen fällt. Er hatte ja schon vorher potentielle Energie, die er jetzt in kinetische umwandelt. Deshalb haben wir natürlich keine " frei schwebende Energie". Da hab ich mich nicht korrekt ausgedrückt. Eine Anregung des Gravitationsfeldes findet aber nicht statt, darauf wollte ich eigentlich hinaus, weil es dieses Gravitationsfeld nicht gibt. Dafür haben wir die Raumzeitkrümmung. Kann die zum Schwingen gebracht werden? Durch einen kleinen Probekörper, der auf die Erde fällt, eher nicht oder nicht messbar. Nehmen wir aber zwei Neutronensterne, die um den gemeinsamen Schwerpunkt kreisen, offenbar schon. Das System strahlt Gravitationswellen ab, wodurch sich die beiden einander annähern. Das ist dann quasi eine Anregung der Raumzeit.
Ja, dann bleibt nur noch die Dunkle Energie, die nicht anregbar ist, also keine Schwingungen in einem Feld kennt. Wenn aber die dunkle Energie den Raum ausfüllt (verantwortlich für die Expansion) und das Higgsfeld ebenso, dann sollte die Raumzeit mit dunkler Energie plus Higgsfeld ausgestattet sein. Naja und das Higgsfeld kann man anregen. Wenn man ihm nur genügend Energie zur Verfügung stellt, produziert es Bosonen. Das Higgsfeld leiht sich diese Energie aber nicht aus dem See der dunklen Energie, nein, wir müssen ihm diese Energie zur Verfügung stellen, indem wir beispielsweise relativistische Protonen aufeinander schießen.
Solange wir nicht wissen, was dunkle Energie wirklich ist, können wir auch nicht wissen, was dieser negative Druck (entspricht einer negativen Energieform)eigentlich ist, was den verursacht.
Alle Felder sind also anregbar und diese Anregungen kommen einer Energieform gleich. Nur bei der dunklen Energie versagt diese Vorstellung, weil wir der dunklen Energie kein Feld zur Seite stellen.
Soweit, sogut.
Grüße
Thomas

@ClausS: Nein, es geht nicht darum, ob die Fermionen die Ruhemasse 0 haben oder nicht (denn die haben sie nicht), sondern woher diese Ruhemasse rührt. Entweder schreibt man einen Massenterm hinein oder man koppelt sie an das Higgsfeld. Letzteres führt, wegen der spontan gebrochenen Symmetrie, ebenalls zu einer Ruhemasse ungleich null.

@badhofer: Das Higgsfeld verleiht den Teilchen nicht Energie, sondern es bewirkt lediglich, dass die Anregungen des jeweiligen Teilchenfeldes (was eben die Teilchen sind) eine bestimmte Mindestenergie nicht unterschreiten können, nämlich die der Ruhemasse entsprechenden Energie.

@Thomas: Weder der gekrümmten Raumzeit kann ohne weiteres ein bestimmter Energieinhalt zugewiesen werden, noch dem Newtonschen Gravitationsfeld. Deshalb behilft man sich damit zu sagen, die freiwerdende Energie sei die potentielle Energie des Körpers, obwohl diese am Körper selbst in keiner Weise sichtbar wird. Die Raumzeit bzw. das Newtonsche Gravitationsfeld verändern sich durchaus, wenn ein Körper auf einen Planeten zufällt. Aber man kann an dieser Veränderung keine Abnahme einer Energie ablesen, die dann auf den Körper als kinetische übertragen werden würde.
Eine "Dunkle Energie" benötigt man an dieser Stelle nicht.

Berinekis schrieb:

@ClausS: Nein, es geht nicht darum, ob die Fermionen die Ruhemasse 0 haben oder nicht (denn die haben sie nicht), sondern woher diese Ruhemasse rührt. Entweder schreibt man einen Massenterm hinein oder man koppelt sie an das Higgsfeld. Letzteres führt, wegen der spontan gebrochenen Symmetrie, ebenalls zu einer Ruhemasse ungleich null.

Bekommen die Teilchen die Ruhemasse durch die Kopplung an das Higgs-Feld, bringen die Teilchen die Ruhemasse nicht selbst mit. Somit wäre das Standard-Modell korrekt, das die Teilchen mit Masse 0 rechnet.

Ohne Higgs-Feld müsste die Teilchen ihre Masse mitbringen und das Standard-Modell wäre widerlegt.