Thema: Das Gottesteilchen

Das Higgs-Teilchen scheint das letzte noch fehlende Puzzleteil im Standardmodell der Teilchenphysik zu sein - und wird deshalb "Gottes-Teilchen" genannt. Nun, vielleicht ist ja "Allah-Teilchen" die richtige Bezeichnung, aber meine Recherchen im Koran und den Hadithen haben diese Vermutung nicht bestätigt. Egal...

Das vermutete Boson soll im Energiebereich zwischen 116 und 130 Gigaelektronenvolt (GeV) zu finden sein und für Masse an sich verantwortlich sein. Wenn nun kein Gott uns so ein Teilchen vermacht hat, würde das gesamte theoretische Standardmodell vom Grundaufbau der Materie auf der Kippe stehen. Falls doch, so wird das Universum von einem sirupähnlichen Higgs-Feld durchzogen, das Elementarteilchen bremst und ihnen so ihre Masse verleiht.

Warum ist es so ruhig geworden um das Higgs Boson? Haben die Götter Geheimnisse? Und: Was würde es für uns für Konsequenzen haben wird es gefunden oder nicht? Ob dann ein Gott zu uns kommt und sagt: "Gratulation!"? Oder könnten wir evtl. die Schwerkraft aufheben indem wir das Gottesteilchen in seiner Wirkung berenzen? Und was werden die Götter dazu sagen?

"Gottesteilchen" ist eine reißerische Bezeichnung und kein Physiker nennt es so. Der Physiker Ledermann wollte in einem Artikel das Teilchen als "goddamned particle" bezeichnen, was sein Verleger nicht wollte und dann wurde daraus das "god particle", was eine völlig verzerrte Bedeutung hat. Bleiben wir lieber bei Higgs-Teilchen oder Higgs-Boson.
Der Existenznachweis des Higgs-Bosons ist ein Konsistenztest des Standardmodells. So wie jede wissenschaftliche Theorie ständig getestet wird.

Die Theorie sagt vorher in welche Teilchen das Higgs-Boson zerfällt. Untersucht werden die Teilchenmuster solcher Zerfälle in großen Detektoren. Diese können aber auch der Hintergrund von Zerfällen bekannter Teilchen sein, die ganz ähnlich zerfallen. Wenn es nun einen großen Überschuss dieser Muster gibt, kann mit einer Wahrscheinlichkeit von x% gesagt werden, ob dies auf bekannte Teilchen rückführbar ist oder ob es doch das Higgs-Boson ist. Diese Messungen sind mit einigem Aufwand verbunden und es müssen mehrere Billiarden Teilchenkollisionen ausgewertet werden, um sich statistisch abzusichern.
Nach dem Standardmodell sind alle Elementarteilchen masselos. Dieses Modell würde also eine Welt mit masselosen Elementarteilchen sehr gut beschreiben. Nun haben die meisten Elementarteilchen aber eine Masse. Deshalb wurde der Higgs-Mechanismus erfunden. Demnach sind die Elementarteilchen per se masselos, sie durchqueren jedoch ein Higgs-Feld, welches sie über einen Kopplungsmechanismus ausbremst und somit ihre Trägheit (also die träge Masse) vermittelt. Das Higgs-Boson ist eine Folgerung aus dem Higgs-Mechanismus.

Und, wenn man Fiktionen wie künstliche Schwerkraft wissenschaftlich untermauern möchte, sollte man lieber von dem ebenfalls noch hypothetischem Graviton reden. Der Higgs-mechanismus erklärt vielleicht nur 1% der Masse. Das meiste ist Bindungsenergie. Und außerdem geht es bei diesem Mechanismus nicht um die Vermittlung der gravitativen Wechselwirkung.
Eine Gravitonensynthese könnte ein Synonym für künstliche Schwerkraft sein.

OmegaPirat

"Gottesteilchen" ist eine reißerische Bezeichnung und kein Physiker nennt es so.

Allseits bekannt! Aber irgendwie muss man ja einen Thread interessant machen in Zeiten zurückgehender Beteiligung

OmegaPirat

Nach dem Standardmodell sind alle Elementarteilchen masselos. Dieses Modell würde also eine Welt mit masselosen Elementarteilchen sehr gut beschreiben. Nun haben die meisten Elementarteilchen aber eine Masse. Deshalb wurde der Higgs-Mechanismus erfunden. Demnach sind die Elementarteilchen per se masselos, sie durchqueren jedoch ein Higgs-Feld, welches sie über einen Kopplungsmechanismus ausbremst und somit ihre Trägheit (also die träge Masse) vermittelt. Das Higgs-Boson ist eine Folgerung aus dem Higgs-Mechanismus.

Alles eine schöne Beschreibung der aktuellen Theorien - danke dafür! Aber die Entdeckung eines (!) Higgs-Boson würde nicht viel mehr bedeuten, als die Bestätigung unseres Standardmodells. Nicht das ich dem abgeneigt wäre... Aber als geneigter Gotteskrieger darf ich mich doch fragen, wenn ein derart vermutetes Teilchen gefunden wird, was spricht dagegen dass es evtl. die ebenfalls vermuteten Gravitonen überflüssig macht? Welche Halbwertszeit wird es haben? Nanosekunden?

OmegaPirat

Der Higgs-mechanismus erklärt vielleicht nur 1% der Masse.

Zum einen ist es "noch" ein Theorem, aber würde das Rätsel um das Higgs Boson gelüftet, ist nicht die Gravitation erklärt, aber es erlaubt zumindest eine Beschreibung der Massen. Denn das Standardmodel der Physik - in seiner ursprünglichen Form - enthält nämlich gar keine Massen, bzw. steht die Existenz massiver Teilchen sogar im Widerspruch zu ihm.

Sugar

Allseits bekannt! Aber irgendwie muss man ja einen Thread interessant machen in Zeiten zurückgehender Beteiligung

Alles eine schöne Beschreibung der aktuellen Theorien - danke dafür! Aber die Entdeckung eines (!) Higgs-Boson würde nicht viel mehr bedeuten, als die Bestätigung unseres Standardmodells. Nicht das ich dem abgeneigt wäre... Aber als geneigter Gotteskrieger darf ich mich doch fragen, wenn ein derart vermutetes Teilchen gefunden wird, was spricht dagegen dass es evtl. die ebenfalls vermuteten Gravitonen überflüssig macht? Welche Halbwertszeit wird es haben? Nanosekunden?

Ganz einfach. Der Higgs-Mechanismus bezieht sich auf die Trägheitseigenschaft der Masse (und dabei widerum nur auf die Ruhemasse der Elementarteilchen), beschreibt aber nicht die Vermittlung der Gravitation. Aber aufgrund des schwachen Äquivalenzprinzips (träge Masse=schwere Masse), welches die Grundlage der ART darstellt, könnte ein Zusammenhang zwischen den Higgs-Bosonen und der Vermittlung der Gravitation bzw. der schweren Masse bestehen. Näheres dazu ist mir aber nicht bekannt.

Zum einen ist es "noch" ein Theorem, aber würde das Rätsel um das Higgs Boson gelüftet, ist nicht die Gravitation erklärt, aber es erlaubt zumindest eine Beschreibung der Massen. Denn das Standardmodel der Physik - in seiner ursprünglichen Form - enthält nämlich gar keine Massen, bzw. steht die Existenz massiver Teilchen sogar im Widerspruch zu ihm.

Ja. In herkömmlicher Physik wird nur die Wirkung von Massen, aber nicht die Masse selbst beschrieben. Mit dem Existenznachweis des Higgs-Bosons ist zum ersten Mal ein Mechanismus belegt worden, der das Wesen der trägen Masse beschreibt. Vielleicht ist es von da aus nicht mehr weit das Äquivalenzprinzip aus theoretischen Überlegungen abzuleiten.

OmegaPirat

Vielleicht ist es von da aus nicht mehr weit das Äquivalenzprinzip aus theoretischen Überlegungen abzuleiten.

Da bin ich aber skeptisch - wenigstens was die Zeit angeht....

Sugar

Da bin ich aber skeptisch - wenigstens was die Zeit angeht....

Nun ja. Ich auch. Es ist aber ein wichtiger Schritt das Äquivalenzprinzip theoretisch begründen zu können, wenn man die Masse verstehen will. Aus einem vollständigen Modell der Masse muss sich das Äquivalenzprinzip folgern lassen.
Aber eines ist schonmal wichtig zu wissen. Es können nur Wechselwirkungen über Raumzeitgeometrien beschrieben werden, wenn das Maß der Quelle dieser Wechselwirkung äquivalent zur Trägheitseigenschaft ist und genau das ist die schwere Masse. Nur deswegen funktioniert die ART. Andernfalls wäre die Bewegung im schwerefeld abhängig von der schweren Masse und damit wäre die Krümmung der Raumzeit, welche eine Massenquelle wie die Erde hervorruft nicht unabhängig von dem zu bewegenden Objekt, was physikalisch unlogisch ist.
Und genau deswegen kann man auch nicht die elektromagnetische Wechselwirkung über eine Raumzeitgeometrie beschreiben.

OmegaPirat

Nun ja. Ich auch. Es ist aber ein wichtiger Schritt das Äquivalenzprinzip theoretisch begründen zu können, wenn man die Masse verstehen will. Aus einem vollständigen Modell der Masse muss sich das Äquivalenzprinzip folgern lassen.

Du hast das Zauberwort (oder doch das Gotteswort???) ja schon genannt: aus einem vollständigen Modell..... Ich bin da wirklich nicht so euphorisch das wir so schnell ein solches Modell haben werden.