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Dreieck
Gast
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 Dreieck Verfasst am: 02. Feb 2014 15:47 Titel: Warum kann man das Higgs-Feld nicht direkt messen? |
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Meine Frage:
Hey! Warum kann man das Higgs-Feld nicht direkt messen, sondern muss es über die Existenz des Higgs-Bosons annehmen? Das Higgs-Feld ist doch ein Feld wie jedes andere auch, nur dass es eben durch einen Wert - welcher war das gleich?? - den Teilchen Masse vermittelt. Also müsste man es doch messen können.
Meine Ideen:
Ich grübele, aber eine Antwort auf meine Frage habe ich keine, deshalb frage ich ja ;-)
Stimmt es übrigens, dass es mehrere Higgs-Felder gibt? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 02. Feb 2014 18:13 Titel: |
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Nun, letztlich entspricht die Messung der Masse bestimmter Elementarteilchen dem (sehr indirekten) Nachweis des Feldes.
Gegenfrage: wie misst du andere Quantenfelder, z.B. von Elektronen, Quarks, Photonen, ...?
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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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Dreieck
Gast
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| Dreieck Verfasst am: 02. Feb 2014 18:24 Titel: |
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Meine Frage ist jedoch, warum man das Higgs-Feld nicht direkt messen kann?
Deine Gegenfrage kann ich nicht beantworten. Kannst du mir da auf die Sprünge helfen? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 02. Feb 2014 19:18 Titel: |
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Denk nochmal darüber nach: Wie misst du das elektrische Feld direkt?
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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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Dreieck
Gast
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| Dreieck Verfasst am: 03. Feb 2014 06:43 Titel: |
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Das elektrische Feld ist ein Eichfeld. Dieses misst man doch über die Existenz der Eichbosonen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 03. Feb 2014 06:55 Titel: |
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Na ja, machen wir's nicht so kompliziert.
Du möchtest doch das Higgsfeld ohne Rückgriff auf das zugeordnete Teilchen messen. Analog sollten wir auch nicht auf das Photon zurückgreifen, das ja analog zum Higgsteilchen das zum el.-mag. Feld gehörige Teilchen darstellt.
Worauf ich raus will ist folgendes: Messen kannst du häufig nur klassische Kräfte, die durch das Feld verursacht werden, nicht das Feld selbst. Demzufolge ist die elektrische Kraft ein indirekter Nachweis des elektrischen Feldes. Und die induzierte Spannung bzw. der resultierende Strom in einer Antenne ist der indirekte Nachweis der elektromagnetischen Wellen. Genauso ist die Masse von Elementarteilchen der indirekte Nachweis des Higgsfeldes. Letzterem entspricht keine gerichtete Kraft, da es sich um ein Skalarfeld handelt.
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Dreieck
Gast
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| Dreieck Verfasst am: 03. Feb 2014 06:58 Titel: |
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Zudem ist das Higgs-Feld Überfall gleich stark. Stimmt es denn, dass es mehrere Higgs-Felder gibt? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 03. Feb 2014 08:19 Titel: |
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| Dreieck hat Folgendes geschrieben: | | Zudem ist das Higgs-Feld Überfall gleich stark. |
Nein. Der Vakuumerwartungswert, der ür die Masse einiger Elementarteilchen festlegt, ist z.Zt. übeall gleich groß. Aber das Feld ist ein dynamischs Objekt und weist (wie jedes Quantenfeld) Oszillationen auf.
| Dreieck hat Folgendes geschrieben: | | Stimmt es denn, dass es mehrere Higgs-Felder gibt? |
Das hängt davon ab, was du darunter verstehst. Das Higgsfeld des Standardmodells ist ein komplexes Skalarfeld, d.h. es besitzt zwei reelle Komponenten. Davon "verschwindet" eine im Zuge des Higgsmechanismus und es verbleibt eine reelle, elektrisch neutrale Komponente.
Im Zuge erweiterter Modelle wie z.B. der Supersymmetrie (für die wir heute nch keinen deutlichen Hinweis haben) äbe es tatsächlich mehrere Higgsfelder.
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Dreieck
Gast
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| Dreieck Verfasst am: 03. Feb 2014 08:50 Titel: |
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Was sind denn die die beiden reellen Komponenten des Higgs-Feldes? Warum verschwindet eine davon und was hat das mit Auftauchen der Massen zu tun? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 04. Feb 2014 10:51 Titel: |
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| Dreieck hat Folgendes geschrieben: | | Was sind denn die die beiden reellen Komponenten des Higgs-Feldes? Warum verschwindet eine davon und was hat das mit Auftauchen der Massen zu tun? |
Ich muss mich korrigieren; es handelt ich um ein komplexes Dublett, d.h. zwei komplexe = vier reelle Felder.
Du kannst das Higgsfeld schreiben als
 = (\phi_1(x), \phi_2(x))
d.h. du führst zwei komplexe Komponenten ein.
Außerdem liegt eine lokale Eichsymmetrie vor, die das Higgsfeld wie folgt transformiert:
Diese Eichsymmetrie beinhaltet drei Funktionen der Form
 = e^{i\sigma^a f^a(x)} )
Nun zählen wir einfach mal die Felder. Im Higgsfeld haben wir vier. In der Eichtransformation haben wir drei. D.h. drei Felder des Higgsfeldes sind evtl. gar keine physikalischen Freiheitsgrade sondern der Eichsymmetrie geschuldet.
Im Zuge des Higgsmechanismus stellt man nun fest, dass man diese drei Freiheitsgrade des Higgsfeldes tatsächlich immer „wegrotiert“ werden können, und dass sie quasi als neue Freiheitsgrade der (jetzt massiven) Eichfelder wieder auftauchen.
Ein masseloses Eichfeld wird durch vier reelle Komponenten beschrieben, von denen jedoch zwei der Eichsymmetrie geschuldet sind; es verbleiben zwei physikalische Freiheitsgrade, die den beiden Polarisationen entsprechen.
Ein massives Eichfeld wird ebenfalls durch vier reelle Komponenten beschrieben, von denen drei physikalischen Freiheitsgraden entsprechen.
Ich denke, folgende Tabelle zeigt das ganz gut: links = vor der Symmetriebrechung, rechts = nach der Symmetriebrechung; Phi bzw. H = Higgsfeld; A = Photonfeld, B = nicht-abelsche Eichfelder, W = W-Bosonen, Z = Z-Boson; bei der Zählung muss man noch berücksichtigen, dass der Index a die Werte a= 1,2,3 annimmt.
D.h. die drei Freiheitsgrade verschwinden beim Higgsfeld und tauchen bei den massiven Eichfeldern wieder auf.
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