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Higgs
Gast
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 Higgs Verfasst am: 08. Dez 2013 10:35 Titel: Eichbosonen |
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Meine Frage:
Es existieren die bekannten Eichbosonen der vier Grundkräfte der Physik.
1. Gluon = Starke Wechselwirkung
2. Photon = elektromagnetische Wechselwirkung
3. W- und Z-Boson = Schwache Wechselwirkung
4. ?Gluon? = Gravitation
Der Theorie zufolge vermitteln die Eichbosonen die Grundkräfte zwischen den Elementarteilchen.
Wie funktioniert das jetzt? Bewegen sich wirklich z.B. Photonen zwischen den Teilchen umher? Oder handelt es sich hier um virtuelle Teilchen?
Meine Ideen:
Falls es sich um virtuelle Teilchen handelt, was unterscheidet diese von realen Teilchen? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 08. Dez 2013 11:05 Titel: Re: Eichbosonen |
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| Higgs hat Folgendes geschrieben: | | 4. ?Gluon? = Gravitation? |
Graviton, nicht Gluon
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 08. Dez 2013 11:24 Titel: Re: Eichbosonen |
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| Higgs hat Folgendes geschrieben: | | [b] Bewegen sich wirklich z.B. Photonen zwischen den Teilchen umher? Oder handelt es sich hier um virtuelle Teilchen? |
Weder das Bild klassischer Teilchen, noch der Begriff virtueller Teilchen führt zu einer vernünftigen und zugleich anschaulichen Erklärung.
Zum ersten sollte klar sein, dass klassische Teilchen keine anziehenden Kräfte vermitteln können (nachrechnen mittels Energie- und Impulserhaltung).
Zum zweiten sind virtuelle Teilchen keine Teilchen im eigtl. Sinne, sondern "buchhalterische Objekte", die sozusagen einen Satz von Rechenregeln repräsentieren. Sie stehen auch nicht für ein einzelnes Teilchen, sondern für eine unendliche Schar von ausgetauschten "Teilchen", über die summiert wird. Insbs. ist die Definition, was ein virtuelles Teilchen ist, abhängig von zusätzlichen Festlegungen, die eher aufgrund mathematischer Einfachheit getroffen werden, nicht aufgrund physikalischer Experimente. Z.B. kann man die QCD so formulieren, dass vier Gluon-Polarisationen und zwei sogenannte Geist-Teilchen auftreten, man kann sie aber auch mit nur zwei Polarisationen formulieren; die (virtuellen) Geist-Teilchen sind also mathematische Artefakte.
Glücklicherweise gibt es jedoch eine Formulierung, die sehr eng mit der klassischen Feldtheorie verwandt ist. Hier findet man für das Photonfeld zunächst das elektrostatische Coulombpotential ~ 1/r zwischen Ladungsdichten, sowie weitere Terme, die die Eichfelder (also das elektromagnetische Feld) als Quantenfelder enthalten. Der erste Term ist vertraut, die anderen Terme kann man in der QED nur formal mathematisch betrachten. Störungstheorie und virtuelle Teilchen sind dabei eine von mehreren Möglichkeiten.
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Higgs
Gast
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| Higgs Verfasst am: 08. Dez 2013 14:09 Titel: |
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Können nicht auch virtuelle Teilchen zerfallen, wie das W-minus-Boson? Dieses zerfällt doch beim Betazerfall in ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino. Also muss dieses virtuelle W-Boson doch existieren. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 08. Dez 2013 14:29 Titel: |
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Was meinst du mit "existieren"?
Im Rahmen der Quantenfeldtheorie wäre ein "existierendes" W-Boson (zusammen mit anderen Teilchen ...) ein Hilbertraumzustand der Form
Diesem Zustand kann man Energie und Impuls zusprechen. Dieser Zustand ist instabil und zerfällt nach kurzer Zeit in Elektron und Neutrino.
Der Austausch eines W-Bosons, der sozusagen der "schwachen Kraft" entspricht stammt aus einem Propagator der Form
}{q^2-M^2})
Letzteres kann man ableiten, in dem man annimmt, dass zwischen zwei Wechselwirkungspunkten näherungsweise derartige o.g. Hilbertraumzustände "existieren". Aber dieser Schritt ist ein mathematischer Kunstgriff, der insbs. nicht in allen Fällen erlaubt ist und der es nicht gestattet, das zwischenzeitlich "virtuell existierende" W-Boson eindeutig zu charakterisieren.
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