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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Schwerkraft-Anomalie im Kristall


Eyk van Bommel
30.08.17, 07:53
Hatte ich schon vor längerem mal gelesen - aber erst hier die Bedeutung "verstanden".

Schwerkraft-Anomalie im Kristall (http://www.scinexx.de/newsletter-wissen-aktuell-21682-2017-07-21.html)

Gruß
EvB

Hawkwind
04.09.17, 16:29
Hatte ich schon vor längerem mal gelesen - aber erst hier die Bedeutung "verstanden".


Na, da hast du mir einiges voraus; ich verstehe nur Bahnhof, z.B.:


Genau dies könnte ihm und seinen Kollegen nun gelungen sein. Sie haben herausgefunden, dass Temperaturgradienten in exotischen Kristallen den Effekt der starken Schwerkraftfelder imitieren können. "Dies basiert auf Einsteins berühmter Formel E=mc2", erklärt Erstautor Johannes Gooth vom IBM Forschungszentrum in Zürich. "In der relativistischen Quantenfeldtheorie werden Energie und Massenflüsse das Gleiche".
...
Das Weyl-Halbmetall setzten die Forscher in einen elektronischen Messschaltkreis ein, legten ein Magnetfeld an und erzeugten dann einen Temperaturgradienten im Kristall. Dieser ahmt nach gängiger Auffassung die Krümmung der Raumzeit nach, die sonst nur unter extremer Schwerkraft auftritt.


Eine "Nachahmung" oder "Imitation" der Schwerkraft reicht also schon?

Auch generell ziemlich viel Konjunktiv im Text ... .

Hier der Link auf die Original-Pub in der Nature:
http://www.nature.com/nature/journal/v547/n7663/full/nature23005.html?foxtrotcallback=true

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Edit: Dabei scheint es wohl um chirale Symmetriebrechung zu gehen, also die Begründung warum wir in der elektroschwachen Theorie "nur" SU(2)L sehen oder - anders gesagt - warum wir in der Natur keine rechsthändigen Neutrinos finden. Dafür sollen also extreme Schwerkraftfelder die Ursache sein? Was hat das nun mit diesem Kristall zu tun?

Bernhard
04.09.17, 23:51
Hallo zusammen,

vielleicht bringt ja dieser Artikel: http://www.astronews.com/forum/showthread.php?9349-Festk%F6rperphysik-Das-Universum-in-einem-Kristall noch etwas mehr Klarheit. Im Artikel selbst wird recht genau beschrieben, welche physikalischen Prinzipien dort getestet wurden, ohne dabei zu sehr in schwer verständliche Details abzudriften.

Für die Gravitationsphysik bedeuten diese Experimente meiner Meinung nach schon so eine Art Meilenstein, obwohl der Fokus zur Zeit ja eher bei den Gravitationswellen liegt.

Eyk van Bommel
08.09.17, 09:04
Na, da hast du mir einiges voraus; ich verstehe nur Bahnhof, z.B.:

Das liegt sicher daran Hawking, dass ich nicht merke wenn ich etwas falsch verstehe.:rolleyes: Für mich war es einfach ein Beispiel dafür, wie

A) Gravitation zu einer Symmetrieverletzung führen kann. So, dass das Experiment für mich grundsätzlich ein Beispiel für die Ursache der asymmetrischen „Materie-Anti-Materie"-Verteilung ist.
->Ich würde dieses Beispiel aufführen, wenn mich jemand fragt – wie soll das gehen.
B) Temperaturunterschiede zu einem asymmetrischen „Materiefluss“ führen kann, so dass das Experiment für mich grundsätzlich als ein Beispiel für die Ursache der „Materiekluster-Void-Bildung“ im Universum sein könnte. Materie (Fermionen) „zieht/schiebt“ es ins „warme“. ->Temperaturunterschiede gravitativ wirken (könnten).

Also ich hänge nicht so sehr am Experiment. Sehe es eher „global“. Und sicher wieder falsch.

Gruß
EvB

TomS
08.09.17, 15:29
Ich habe leider weder Zugriff auf das Paper in Nature, noch auf das Buch [1] Bertlmann: Anomalies in Quantum Field Theory.

Evtl. hilft dieser Übersichtsartikel weiter: https://arxiv.org/pdf/0802.0634.pdf

Mein Eindruck lautet wie folgt: Man kann (1) in einem speziellen Festkörper ein System präparieren, das formal zu ähnlichen (identischen?) Gleichungen führt wie (2) eine Quantenfeldtheorie mit Kopplung von Fermionen an die Raumzeit; und man kann für (1) den theoretischen Ansatz experimentell testen. Die Frage ist nun, was aus der experimentellen Bestätigung von (1) folgt. Zunächst mal, dass im Falle von (1) die Theorie tatsächlich funktioniert; und dass im Falle von (2) die Theorie auch funktionieren würde, wenn sie tatsächlich zutreffend wäre - was man aber nicht weiß, da man die Tests eben gerade nicht für (2) sondern für (1) durchgeführt hat. Mit anderen Worten: aus der experimentellen Bestätigung für den Festkörper folgt nichts im Falle der Raumzeit.

Dann noch eine wichtige Anmerkung: die spontane Brechung einer Symmetrie (wir z.B. die Brechung der Rotationssysmmetrie im Falle der spontanen Magnetisierung, die Brechung der globalen chiralen Symmetrie in der QCD oder die Brechung der lokalen Eichsymmetrie der elektro-schwachen Wechselwirkung aufgrund des Higgsmechanismus) und die Anomalie einer Symmetrie (wie z.B. die axiale Anomalie und die daraus resultierende große eta-prime Masse, oder die hier diskutierte Anomalie) haben formal nichts miteinander zu tun.

Bei einer spontanen Symmetriebrechung liegt weiterhin ein symmetrischer Hamiltonoperator vor wobei lediglich der Grundzustand die Symmetrie bricht, während im Falle einer Anomalie die Quantisierung der klassischen Feldtheorie formal zu einer Verletzung der Symmetrie bereits im Hamiltonoperator führt.

Dabei scheint es wohl um chirale Symmetriebrechung zu gehen, also die Begründung warum wir in der elektroschwachen Theorie "nur" SU(2)L sehen oder - anders gesagt - warum wir in der Natur keine rechsthändigen Neutrinos finden.
Das ist evtl. irreführend.

Die chirale Symmetriebrechung in der QCD wird so verstanden, dass die chirale Symmetrie, also die Symmetrie zwischen rechts- und linkshändigen Fermionen, spontan gebrochen wird. Bei der Paritätsverletzung in der elektro-schwachen Theorie liegt eine explizite Brechung der Symmetrie vor; die Grundgleichungen sind also bereits nicht symmetrisch. Im hier vorliegenden Fall wird jedoch die Brechung der Symmetrie durch eine Anomalie induziert.

Ohne Zugriff auf den Artikel ist das etwas schwierig, aber was ich über die mixed chiral-gravitational anomaly im Falle von Weyl-Fermionen weiß ist, dass hier eine Mischung aus der Anomalie einer lokalen Eichsymmetrie, an die die Fermionen koppeln, sowie der lokalen Lorentz-Kovarianz vorliegt. Die Anomalie einer lokalen Eichsymmetrie bedeutet üblicherweise eine gravierende mathematische Inkonsistenz. Wie das im Falle dieser Anomalie ist, kann ich nicht sagen, dazu muss ich erst noch mehr nachlesen.

Hawkwind
09.09.17, 12:24
Das ist evtl. irreführend.

Die chirale Symmetriebrechung in der QCD wird so verstanden, dass die chirale Symmetrie, also die Symmetrie zwischen rechts- und linkshändigen Fermionen, spontan gebrochen wird. Bei der Paritätsverletzung in der elektro-schwachen Theorie liegt eine explizite Brechung der Symmetrie vor; die Grundgleichungen sind also bereits nicht symmetrisch.


So ist das in der elektroschwachen Theorie. Das schliesst aber doch nun m.E. nicht die Möglichkeit aus, dass die Paritätsverletzung sich in einer fundamentaleren (rechts-links-symmetrischen) Theorie als Folge eine spontanen Symmetriebrechung herausstellen könnte, oder?

Danke auch für deine anderen Kommentare hier; so ungefähr war auch mein "Verständnis" (so weit man davon sprechen kann).

Bernhard
09.09.17, 14:57
Für die Gravitationsphysik bedeuten diese Experimente meiner Meinung nach schon so eine Art Meilenstein, obwohl der Fokus zur Zeit ja eher bei den Gravitationswellen liegt.
Ich muss zugeben, dass die Thematik doch anspruchsvoller ist, als gedacht. Zum Einstieg kann man auch noch einen WP-Artikel: https://en.wikipedia.org/wiki/Weyl_semimetal und die zugehörigen Referenzen lesen.

TomS
09.09.17, 22:25
So ist das in der elektroschwachen Theorie. Das schliesst aber doch nun m.E. nicht die Möglichkeit aus, dass die Paritätsverletzung sich in einer fundamentaleren (rechts-links-symmetrischen) Theorie als Folge eine spontanen Symmetriebrechung herausstellen könnte, oder?
Das ist ein interessanter Gedanke.