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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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 rüdisüli Verfasst am: 23. Sep 2015 21:39 Titel: W-Bosonen: Masse und Entstehung |
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Meine Frage:
1. Warum ist die Masse von W-Bosonen so gross - ca. 80 mal so schwer wie ein Proton? Dabei wird für die Gesamtenergie der Zerfallsprodukte des Beta-Plus-Zerfalls doch nur ein Bruchteil der zur Protonenmasse äquivalenten Energie benötigt.
2. Woraus entsteht ein W-Boson eigentlich, etwa beim Beta-Plus-Zerfall?
3. Gibt es für die Existenz von W-Bosnen eindeutige Beweise oder nur schwache Indizien? Handelt es sich dabei um "reale virtuelle" Teilchen oder eher um ein theoretisches Konstrukt?
(Bitte um AW ohne allzu viel Fachchinesisch und ohne überbordende Mathematik)
Meine Ideen:
1. ?
2. Aufgrund der für den Beta-Plus-Zerfall im Prinzip viel zu grossen Masse vermute ich, dass das W-Boson dort sowohl aus dem sich umwandelnden Nukleon als auch aus der Vakuumenergie entstehen müsste. Analog würde sich dies beim Zerfall des W-Bosons verhalten. D.h. der Grossteil der Energie würde wieder im Vakuum verschwinden. Dies ist aber reine Spekulation.
3.? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18069
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| TomS Verfasst am: 24. Sep 2015 09:50 Titel: Re: W-Bosonen: Masse und Entstehung |
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| r?dis?li hat Folgendes geschrieben: | | Warum ist die Masse von W-Bosonen so gross - ca. 80 mal so schwer wie ein Proton? |
Das "Warum" kann dir keiner beantworten. Man kennt eine präzise Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung; in diese gehen einige zunächst freie Parameter ein, die man durch Vergleich der theoretischen Vorhersagen mit bekannten Experimenten (im Niederenergiebereich) bestimmen kann. Insbs. kann man den Beta-Zerfall sehr genau vermessen und daraus die Masse der Eichbosonen berechnen.
| r?dis?li hat Folgendes geschrieben: | | Dabei wird für die Gesamtenergie der Zerfallsprodukte des Beta-Plus-Zerfalls doch nur ein Bruchteil der zur Protonenmasse äquivalenten Energie benötigt. |
Es gibt unterschiedliche Mechanismen zur Erzeugung von W-Bosonen. Letztlich warden diese nie an sich detektiert, sondcern immer nur ihre Zerfallsprodukte; dies liegt an der extreme kurzen Lebensdauer.
Beim Beta-Zerfall eines d-Quarks (u analog)
)
kann jedoch ganz prinzipiell nie ein reales W-Boson entstehen, da die notwendigen Energien nicht (nie) vorliegen. D.h. man detektiert immer nur die Zerfallsprodukte (u Quark - nicht isoliert sondern gebunden z.B. im Proton, Elektron und Anti-Elektronneutrino).
Das W-Boson tritt als "virtuelles" Teilchen auf, d.h. zunächst mal nur als "mathematische Größe" im Kontext einer Berechnung, nicht als reales / physikalisches Teilchen.
In diesem Zerfall sind Energie und Impuls immer erhalten. Führt man nun eine Betrachtung der beteiligten Energien und Impulse durch (d, u, W), so stellt man fest, dass die relativistische Energie-Impuls-Beziehung verletzt sein muss (da andernfalls die Energie- und Impulserhaltung verletzt wären, was nicht sein darf). Wenn man also von einem "realen" u-Quark ausgeht, dann muss das W-Boson "virtuell" sein.
Für reale Teilchen besagt die relativistische Energie-Impuls-Beziehung, dass
wobei m die Ruhemasse des Teilchens wäre. Im vorliegenden Fall ist diese Gleichung verletzt, d.h. für das "virtuelle" W-Boson gilt
Man sagt, das Teilchen sei "off-shell", "nicht auf der Massenschale". Dies ist gerade die Definition eines virtuellen Teilchens.
Die Frage, wo die notwendige Energie für die 80 Protonenmassen herkommt stellt sich also nicht, da das "virtuelle" W-Boson gar nicht diese Masse hat.
http://www.physikerboard.de/topic,37754,-faq---virtuelle-teilchen.html
| r?dis?li hat Folgendes geschrieben: | | Woraus entsteht ein W-Boson eigentlich, etwa beim Beta-Plus-Zerfall? |
aus Quarks - s.o.
| r?dis?li hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es für die Existenz von W-Bosonen eindeutige Beweise oder nur schwache Indizien? |
Zwei Nobelpreise; einen für die Vorhersage inkl. der der Masse; einen für den Nachweis
| r?dis?li hat Folgendes geschrieben: | | Handelt es sich dabei um "reale virtuelle" Teilchen oder eher um ein theoretisches Konstrukt? |
Was sind "reale virtuelle Teilchen" ???
Prinzipiell kann ein W-Boson als reales Teilchen entstehen. Im Kontext des Beta-Zerfalls jedoch nicht - s.o.
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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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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 24. Sep 2015 15:01 Titel: Bedeutung der W-Bosonen-Masse |
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Danke für die AW. Inwiefern hat denn die W-Bosonen-Masse überhaupt eine Bedeutung? Was wäre die Bedeutung davon oder der Hintergrund dafür? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18069
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| TomS Verfasst am: 24. Sep 2015 15:05 Titel: |
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Im Falle eines realen W-Bosons (anderer Erzeugungsprozess) hat die Masse einfach die Bedeutung einer Masse; d.h. die o.g. Energie-Impuls-Beziehung ist erfüllt.
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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 24. Sep 2015 21:04 Titel: Genauere Prozessbeschreibung |
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Das virtuelle W-Boson entsteht beim Beta-Plus-Zerfall aus Qs, von denen sich gleichzeitig ein u in ein d verwandelt, und dann entstehen aus dem W ein Positron und ein Antineutrio. Dies ist allerdings immer noch eine relativ oberflächliche Betrachtung für einen Prozess, der (wie auch viele andere Zerfallsprozesse) gewissermassen spektakulär erscheint. Existieren genauere Überlegungen/ Untersuchungen über den Entstehungs- und Zerfallsprozess des Ws im Zusammenhang mit dem Umwandlungsprozess des Qs und der Entstehung der Leptonen? Gibt es eine Art Zeitlupen-Beschreibung (oder noch besser Animation) für diese Zeiträume (Delta t)? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18069
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| TomS Verfasst am: 24. Sep 2015 23:51 Titel: |
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Es gibt sehr präzise Berechnungen.
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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 25. Sep 2015 10:02 Titel: |
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Betreffen diese Berechnungen nur die Teilchen oder auch die kleinen Zeitspannen, währen denen es Veränderungen der Teilchen geben müsste (Entstehung/ Auflösung)? Geht man hier überhaupt von kontinuierlichen Prozessen aus oder hat man gewissermassen die Zeit digitalisiert (wobei dann Teilchen plötzlich auftauchen oder verschwinden würden und immer nur ganz oder gar nicht existieren könnten)? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18069
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| TomS Verfasst am: 25. Sep 2015 10:41 Titel: |
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Die Antwort darauf heißt "Quantenfeldtheorie", die funktioniert aber ganz anders, als du vermutest, und das kann ich dir hier aber nicht mal so auf die Schnelle erklären; hast du eine Möglichkeit, dich überhaupt mal einzulesen? was kennst du an Literatur dazu? |
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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 25. Sep 2015 10:56 Titel: |
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nur Internet/ Wiki etc. |
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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 25. Sep 2015 11:16 Titel: |
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Was wäre dann als Einführung in die QFT geeignet (im Gegensatz zu Wiki, wo praktisch alles schon als bekannt vorausgesetzt wird)? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18069
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| TomS Verfasst am: 25. Sep 2015 12:10 Titel: |
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Evtl. Feynman: QED - Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie
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rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
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| rüdisüli Verfasst am: 25. Sep 2015 15:03 Titel: |
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OK, Danke. Deine AWs betr. die W- und Q-Masse waren hilfreich. |
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