graviton und Higgs

smeargol · Gast

Hallo, kann mir jemand erklären was der unterschied zw dem graviton und higgs-teilchen ist? Bei wikipedia ist mir dies leider nicht klar geworden.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18070

Das Higgs-Teilchen ist ein hypothetisches Spin-0 Teilchen. Es entspricht einer Anregung des sogenannten Higgs-Feldes, dessen besondere Eigenschaft es ist, dass sein tiefster Energiezustand (das "Vakuum") einen nicht-verschwindenende Wert diese Feldes aufweist. Andere Teilchen koppeln nun a) an diesen Vakuumwert und erhalten dadurch ihre Masse (für die W- und Z-Bosonen wurde exakt die vorhergesagten Massen nachgewiesen) sowie b) an das Higgs-Teilchen. Letzteres kann demnach in andere (vorzugsweise schwere) Teilchen zerfallen. Genau diese Zerfälle sucht man am LHC und hat das Higgs-Teiklchen bei ca. 125 GeV schon ganz gut eingekreist, allerdings ist die Statistik noch zu schlecht, um von einer "Entdeckung" zu sprechen.

Das Graviton ist ein hypothetisches Spin-2 Teilchen. Es entspräche der quantisierten Anregung des Gravitationsfeldes, wäöre also das Quant der Gravitationswellen, so wie das Photon die quantisierte Anregung des el.-mag. Feldes darstellt. Gemäß der Quantenfeldtheorie entspricht jeder Anregung eines Feldes ein entsprechenden Teilchen (Photon, Elektron, Quark, ...). Allerdings existiert zur Zeit noch keine abgeschlossene, widerspruchsfreie und experimentell überprüfbare Version der Quantengravitation, so dass das Graviton wohl noch länger hypothetisch bleiben dürfte.

(gast) · Gast

TomS hat es absolut richtig erklärt, ich versuche es trotzdem mit einer weiteren Antwort.

Es gibt vier fundamentale Wechselwirkungen:
-starke
-schwache
-elektromagnetische
-gravitative

Bisher ist es gelungen die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung zu einer Theorie zu vereinheitlichen. Damit hat man festgestellt, dass die Austauschteilchen der schwachen Ww (die W- und Z-Bosonen) und das Austauschteilchen der em. Ww. (die Photonen) zu einer Familie gehören.
Nun ist allerdings das Photon masselos, während die W- und Z-Bosonen extrem schwer sind.
Um dies zu erklären hat man den Higgs-Mechanismus eingeführt, der besagt, dass ein Higgs-Feld existiert und die Masse der W- und Z-Bosonen durch die Kopplung an dieses Feld entstehen. Das Photon sei allerdings masselos, da es eine andere Polarisation als die W- und Z-Bosonen habe. Aus dieser Theorie folgt dann noch, dass es mindestens ein Higgs-Boson geben sollte.
Die Einführung des Higgs-Mechanismus ist also ziemlich künstlich und gezwungen, weshalb nicht alle Physiker an die Existenz des Higgs-Feldes glauben. Andererseits wäre ohne Higgs-Feld z.B. die elektroschwache Theorie nicht mit den experimentellen Ergebnissen vereinbar.

Der Higgs-Mechanismus und somit das Higgs-Boson sind also ein Erklärungsversuch warum die W- und Z-Bosonen eine Masse haben. Dies hat allerdings noch nichts mit der Gravitation zu tun, welche sagt, dass schwere Massen sich anziehen.

Für die elektromagnetische Ww. hat man -wie gesagt- herausgefunden, dass das Photon dafür verantwortlich ist, warum zwei Ladungen, die beliebig weit voneinander entfernt sind, eine Kraft aufeinander ausüben (->Fernwirkung).
Die Quantengravitation will mit einem weiteren Austauschteilchen (das Graviton) die Fernwirkung zwischen zwei Massen erklären.

Das Higgs-Boson ist also eine Folge der Erklärung, warum W- und Z-Boson eine Masse haben; das Graviton ist ein Erklärungsversuch, warum Teilchen, die eine Masse haben, sich anziehen.

Smeargol · Gast

Ah vielen Dank erstmal für eure antworten und die mühe die ihr euch gemacht habt . Ich hab es nun besser verstanden, Zwei Rückfrage hab ich aber doch noch:
Also das Higgs-feld und das higgsteichen sorgen für die masse aller elementarteilchen und bosonen oder nur der w- und z- bosonen?
Und wo ist der Zusammenhang zw higgs teilchen und higgs feld?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18070

Isix · Gast

Besten Dank für die Erklärung unten.

Wenn beim Higgs-Mechanismus diese W- und Z-Bosonen durch das Higgs-Feld gebremst werden, müsste es da nicht einen Energieverlust bzw. Energieaustasch mit dem Higgs-Feld geben.
Das Higgs-Feld wird ja gerne als gelartige Masse beschrieben.
Wenn ein Teilchen gebremst wird, dann muss doch da Bewegungsenergie des gebremsten Teilchens übertragen werden, oder wie ist das?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18070

Isix · Gast

Besten Dank für die Antwort. Ich habe verstanden, dass das Higgs-Feld nichts abbremst. Überall wird das aber immer mit dieser Analogie erklärt. Kann ich das etwas besser erklärt irgendwo nachlesen, wo nicht dieser falsche Eindruck ensteht?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18070

So schlecht ist die Analogie jetzt nicht.

Stell dir einen 100m Sprinter vor, der für sich alleine extrem schnell läuft. tell' ihn dir jetzt auf einer Sportlergala vor, wo sich die Photographen um ihn drängen; da ist er deutlich langsamer unterwegs, weil er eine Traube an Menschen mit sich mitschleppen muss ...

.. soweit passt das.

Wenn du jetzt an die Energie denkst, die der Mensch verbraucht, die Abbremsung durch die Photographen, die Verlangsamung in dem Moment, wo sie ihn wahrnehmen und sich um ihn scharen, ...

... dann bricht die Analogie zusammen.

Eine genauere Erklärung verlangt m.E. Kenntnisse in der Feldtheorie - Elektrodynamik und Maxwellgleichungen reichen aus; hast du die?

Isix · Gast

Leider bin ich jetzt nicht intensiver mit der Materie vertraut. Ich muss es halt so hinnehmen. Habe ja auch akzeptiert, dass Licht im Nichtvakuum, z.B. Wasser, langsamer ist. Da verliert das Licht prinzipiell ja auch keine Energie an das Medium, wenn es ideal durchlässig ist.

Und da ich gerade beim Higgs bin: Es gibt also wahrscheinlich ein Higgsfeld und als Austauschsteilen das zugehörige Higgs-Boson.
Das Higgsfeld interagiert mit W- und Z-Bosonen.
Muss man das dann als weitere fundamentale Wechselwirkung ansehen, sozusagen die Higgs-Wechselwirkung?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18070