Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Wann starten die Versuche zum Higgs-Boson ?
Es sollte ja heuer, 2007, losgehen. Auf welcher Website kann man sich dazu auf dem laufenden halten ? Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Ergebnisse die Erwartungen der Theoretiker enttäuschen werden ? mfG, Pythagoras |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hi Pythagoras
Vor gut einem Monat wurde die letzte heliumgekühlte Magnetspule montiert; während eines Probelaufs ging sogar eine kaputt. Der eigentliche Beginn der Experimente am LHC ist im November 2007 vorgesehen, wenn alles planmässig läuft. http://lhc.web.cern.ch/lhc/ Grüsse, rene |
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Zitat:
Ausserdem sollte man die Erwartungen für dieses Jahr nicht zu hoch schrauben, da in den Detektoren bei jedem Zusammenstoss, enorme Mengen an Daten erzeugt werden und deren Auswertungen Jahre bis Jahrzehnte dauern kann. Die Suche nach der Nadel im Heuhaufen, ist nichts dagegen. |
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Hallo erst mal
ich bin hier neu und kommen aus eine 9 Klasse . aso kommen wir zu meiner Frag: bei eine Diskussion mit einem Freund meinte er, dass bei einer Temperatur von - 273,15 C kommt alles zum Stillstand - ich war, aber dagegen ,weil so weit ich weiß bestimmen die Schwingungen der Strings die Eigenschaften der einzelnen subatomarenteilchen. In diesem Fall würde ja die gesamte Struktur des Makrokosmos zusammen brechen und es würden Raumriß entstehen oder ...... Und jetzt will ich wissen, ob meine Überlegung richtig war . Ich kann mir vorstellen, dass ich vieles falsch gesagt habe, aber ich habe nichts gegen Verbesserung und Kritik ;) danke schon mal in vorraus !!!:D |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hallo blackdragon,
-273,15 °C ist der absolute Nullpuinkt, tiefer gehts nicht. Jedoch kommt auch da nicht alles zum Stillstand, in Übereinstimmung mit der Unschärferelation (man kann nicht den Ort und den Impuls eines Teilchens gleichzeitig beliebig genau bestimmen) schwingen, also bewegen sich, die Atome/Moleküle auch am absoluten Nullpunkt noch. Stichwort Nullpunktsenergie) Sonst würde die Unschärferelation verletzt, da keine Bewegung heißt Ort genau bekannt, und keine Bewegung heißt auch Impuls genau bekannt (kein Impuls: Teilchen steht still). Das hat allerdings gar nichts mit Schwingungen der Strings zu tun, es geht einfach nur um die Atome/Moleküle an sich, die da schwingen. Also keine Angst, ein Raumriß droht nicht. Viele Grüße und willkommen im Forum, quantquant |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
danke für die schnelle antwort :) 3
aso, dann ist die Nullpunktsenergie ( vakuumenergie), die der gravitation entgegen wirkt. naja ich habe noch kein physikstudium wahrscheinlich erschien meine frage euch etwas sinnlos vor :D ,aber danke ich habe es jetzt verstanden. |
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Zitat:
Das ist für mich einfach eine Frage der Normierung: benutzt man 2. Quantisierung mit Operator-Normalordnung, dann ist die Vakuumenergie gleich Null; ich würde ihr keine große physikalische Bedeutung zuschreiben. Siehe z.B. Quantisierung des elektromagnetischen Feldes Zitat:
Gruss, Uli Nachtrag: der internationale Wiki hat auch was drüber Normal order Zitat:
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Zitat:
Du darfst nicht alles glauben, was hier geschrieben wird: viele Threads werden hier mehr von Märchen als von Physik dominiert. Gruss, Uli |
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Zitat:
Gruss, quantquant |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Uli, Deinen Post hier hab ich erst nach meiner Antwort oben gesehen. Es gibt doch überhaupt keinen Zusammenhang zwischen der Energie des Vakuums (Entstehung virtueller Teilchen) und der Nullpunktsenergie. Beispiel: Harmonischer Oszillator: Der niedrigste Schwingungszustand (v=0, v=Quantenzahl, nicht Geschwindigkeit) ist die Grundschwingung bei T=0 Kelvin. Insofern sehe ich da schon eine Bewegung (siehe hier, da ist auch die Wellenfunktion im Grundzustand dargestellt).
Ein etwas verwirrter quantquant :( |
Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Zitat:
Das meinte ich aber definitiv nicht. Ich sprach von der Nullpunktsenergie im Rahmen der "Quantenmechanik I"-Diskussionen, und meinte auch nicht den leeren Raum, sondern z. B. ein H2-Molekül bei 0 K. Das schwingt definitiv und bewegt sich daher. Ich denke. so war auch die Eingangsfrage von blackdragon zu verstehen, oder? Viele Grüße, quantquant |
AW: Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Zitat:
Hmm ja, ich habe mich vielleicht selbst ja auch ein wenig verwirrt. Wie ist das denn in der gewöhnlichen Quantenmechanik, z.B. harmonischer Oszillator ? Wir haben einen parabolischen Potential, lösen die Schrödingergleichung und bekommen für den Grundzustand des Systems eine Energie hquer*omega/2. Was bedeutet das wirklich ? Die Bedeutung von Potentialen ist in der Physik ja immer nur bis auf additive Konstanten relevant, da nur die Steigung (Gradient) die Kraft bestimmt. So auch hier in der Quantenmechanik, meine ich. Was passiert denn, wenn ich mein Ausgangspotential um hquer*omega/2 nach unten verschiebe ? Da kann mich ja niemand dran hindern. Dann hätte ich die Nullpunktsenergie des Systems auf 0 "re-normiert". Mein Eindruck ist, dass v.a. die Differenzen zwischen den Niveaus physikalisch relevant sind und nicht die absoluten Werte. Bin aber - ehrlich gesagt - nicht sicher: was du geschrieben hast, liest man halt sehr oft. Vielleicht übersehe ich etwas. Gruss, Uli |
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Zitat:
Gruss, Uli |
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Hallo Uli,
Ich bin da etwas anderer Meinung.. Zitat:
Viele Grüße quick |
AW: Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Zitat:
Ich glaube auch, dass es so ist, müsste ich aber verifizieren, daher bin ich mir nicht ganz sicher, Zitat:
nicht einfach, Deine Frage. Darf man das so ohne weiteres? Da bin ich zugegeben überfragt. Wie ich mich an die Berechnung des harmonischen Oszillators erinnere, ergibt sich die Nullpunktsenergie ganz zwanglos. Scheint also schon ein Ergebnis der Theorie zu sein, und nicht nur eine Normierung. Unabhängig davon: Das Ergebnis einer Nullpunktsenergie ist doch sinnvoll, den andererseits würden wir ja, Beispiel H2-Molekül am absoluten Nullpunkt, sowohl den Ort als auch den Impuls des ruhenden Moleküls kennen, das kann nicht sein. Wie siehts mit einen Argon-Atom (also ein ein-atomiges Gas) aus? Hat das die Nullpunktsenergie 0? Das kann nicht stimmen kann, würde ja auch die Unschärferelation verletzen. Das Argon-Atom hat ja translatorische Freiheitsgrade. Und prinzipiell läßt sich ja auch die Translation (lineare Bewegung) quantenmechanisch behandeln. Die Energieniveaus sind nur bei "normalen" Temperaturen quasikontinuierlich. Wie hilft uns das weiter?? Hmmm, und Grüße, quantquant |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Eine kurze Zwischenfrage:
Die Nullpunktsenergie gilt doch für alle Arten von Teilchen, auch für Mesonen. Ist der Abstand zwischen 2 gebundenen Nukleonen (Proton und Neutron) bereits klein genug dimensioniert, damit sich ein Nullpunktsenergie-Anteil erkennbar auf das vermittelnde Pi-Meson addiert ? Pythagoras |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Zitat:
ja, ich denke auch. So ein Gitter (Festkörper zum Beispiel) kann man sich ja in 1. Näherung als ein System sehr vieler Oszillatoren vorstellen. Jeder Punkt des Gitters ist durch ein harmonisches Potential an seine Ruhelage gebunden. Die Grundzustandsenergie des Gitters wäre dann die Summer aller Nullpunktsenergien aller Oszillatoren. In Feldtheorien wird das nun sozusagen ein kontinuierliches System von Oszillatoren; deshalb divergiert die Nullpunktsenergie und man ist gezwungen, solche mathematische Tricks wie die Konvention der Normalordnung von Operatoren zu machen, Das macht aber vielleicht wirklich nur für Quantenfeldtheorien Sinn. Gruss, Uli |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Zitat:
In einer effektiven Theorie der Kernkräfte stellt man sich ja vor, dass die Kernkraft - so wie du sagst - durch den Austausch virtueller Pi-Mesonen vermittelt wird, und gelangt dann zum Modell des Yukawa-Potentials, das die Nukleonen im Kern bindet. Das virtuelle Pi-Meson ist aber nicht wirklich ein Teilchen; es selbst ist sozusagen die Bindung selbst. Ich stelle es mir so vor (vielleicht etwas naiv), dass die beiden Nukleonen permanent damit beschäftigt sind Pionen auszutauschen, die immer nur ganz ganz kurz aufblitzen; das ist die Bindung. Allerdings ist dieses Modell der Kernkräfte nicht so viel wert; es ist halt nur eine effektive und keine fundamentale Theorie (da nicht renormierbar). Deshalb sind ihre Möglichkeiten, Vorhersagen zu machen, prinzipiell stark eingeschränkt. Eine fundamentalere Beschreibung wäre die durch die Quantenchromodynamik (QCD), wo man dann auf Quark-Gluon-Ebene geht. Diese Theorie ist renormierbar (in allen Ordnungen endlich); es lässt sich aber für die Kernkräfte auch wieder nicht gut rechen, da die Kopplungskonstante der QCD in diesen Energiebereichen so groß ist, dass keine Störungsrechnung möglich ist. Um wirklich etwas rechnen zu können, geht man dann oft doch wieder zu effektiven Theorien über. Die Kernkräfte stellen noch so manches Problem. Jetzt aber genug gefaselt ... :) Gruss, Uli |
AW: Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Hi Günter,
stimmt schon, beim harmonischen Oszillator bekommt man heraus, dass das niedrigste Niveau um die Nullpunktsenergie hquer*omega/2 verschoben über dem Scheitel des Potentials liegt. Nimmst du statt des parabolischen Potentials aber ein kastenartiges Potential mit dem "Boden" bei V=0, so hat das niedrigste Niveau durchaus die Energie 0. E(n) = (hquer * pi)^2/(2*m*a^2) * n a=Breite des Kastens. Da dies aus einer Lösung der Schrödinger-Gleichung resultiert, ist dieses Verhalten sicherlich ebenfalls in Übereinstimmung mit der Unschärferelation. Die Form des Potentials definiert die Nullpunktsenergie. Zugegeben, in der Praxis ist das harmonische Oszillator-Potential eine viel bessere Näherung als der Kasten: unstetige Potentiale sinds halt nicht sehr physikalisch. Vielleicht ein guter Anstoß, nochmal was über die Nullpunktsenergie zu lesen. Gruss, Uli |
AW: Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Zitat:
Also ungleich 0. Dem ist so, da die Wellenfunktion des Teilchens an den Wänden immer verschwinden muss (Randbedingung). => Für die Wellenlängen der Wellenfunktionen gilt: n * lambda / 2 = a (a Kastenbreite) n > 0. da sonst die Knoten nicht an beiden Seiten der Wand auftreten könnten. Die Nullpunktsenergie ist also ungleich 0 (wie von der Unschärferelation gefordert) und entspricht der Wellenfunktion, die wie eine "einzige Erhebung" aussieht, mit dem Maximum in der Mitte des Kastens, und Null an den Wänden. Ich hoffe, so stimmts ;) Viele Grüße, Günter |
AW: Ein nicht mehr ganz so verwirrter quantquant
Ach, so war das mit dem Kasten, Günter. Ich hatte dummerweise bei n=0 zu zählen angefangen; das macht man ja nur in der Informatik bei Programmierung mit C so, und nicht in der Physik. :)
Ja, das scheint plausibel, dass die Breite a des Kastens eingeht in die Nullpunktsenergie (wegen Unschärfe). Bin mit allem einverstanden und danke für die Diskussion. Gruss, Uli |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Ich möchte noch ein paar wichtige Fragen stellen:
Wie zeigt sich die Nullpunktsenergie ? NpE. ist die kinetische Energie des eingesperrten Teilchens. Das Teilchen "zittert" zwischen den Wänden, umso mehr, je enger sie stehen. Es muss doch so sein, daß es immer mehr Kraftaufwand braucht um die Wände um das Teilchen immer enger einzustellen. Wenn an der Wand die NpE. gleich Null ist, wieso braucht man immer grösseren Kraftaufwand, je enger es wird ? Weitere Frage: ist für ein Photon eine NpE. definierbar ? Dann müsste die Frequenz immer höher werden. Was ist, wenn die Einschränkungsbreite wesentlich kleiner ist als die Frequenz des Photons ? (Wird es dann tunneln ?) Muss zB. ein Elektron irgendwann einmal tunneln, wenn seine Einschränkung all zu stark wird ? Letzte Frage: Auch NpE. für ein Neutrino, wenn man es isolieren könnte ? Pythagoras P.S. Wie verhalten sich nun Nullpunktsenergie und Vakuum ("Heisenbergfeld") zueinander ? Ich glaube, das war doch die ursprüngliche Frage, die zu der Diskussion geführt hat. |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hallo Pythagoras,
ich kann mal eine Antwort versuchen, obwohl ich die Geschichten mit Vakuum- und Nullpunktenergie immer wieder verwirrend finde. Passt aber 100%ig zum Titel dieses Threads. Immerhin ist der Vakuumerwartungswert des Higgsfeldes für die Symmetriebrechung im Standardmodell verantwortlich. Zitat:
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Aber das ist nicht ganz so ungewöhnlich für Quantenfeldtheorien. "Vernünftige" Theorien lassen sich renormieren, d.h. es gibt konsistente Vorschriften, endliche Vorhersagen zu erzeugen. Gruss, Uli |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
@Uli
Wenn das stark eingeschränkte Teilchen Bewegungsenergie dazugewinnt, müsste das System, dem es grade angehört, auch träger werden. Und auch schwerer. Stimmts ? Pyth. |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Zitat:
Prinzipiell ist das aber schon richtig, dass sich Energiegewinn auf Trägheit und Schwere auswirkt. Das gilt auch für kinetische Energie. Gruss, Uli |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
@Uli
Wird ein Photon eingeschränkt, so erhöht sich seine Frequenz, und wenn es tunnelt, behält es diese erhöhte Frequenz auch bei. Bei einem normalen Teilchen wird das nicht anders sein. Nullpunktsenergie heisst, man schränkt das Teilchen ein und dieses erhöht seine Energie. Einschränken ist ein Ausdruck für Energie zuführen. Also vermute ich, daß das System "Kasten und Teilchen" eine etwas grössere schwere Masse hat. Pyt. |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hallo Uli,
hier sagst Du etwas, zu dem ich noch eine Frage habe: Zitat:
Könnte es nicht sein, dass man auf diese "mysteriöse" Eigenschaft des Vakuums verzichten kann, wenn man annimmt, dass diese Vermittlerrolle genausogut von Quanten aus dem Reservoir der Nullpunktsenergie eingenommen werden kann ? In Diskussionen über Kosmologie hört man absurd hohe Werte von 10hoch100 und mehr. Wenn meine Vorstellung zutreffend ist, wäre dann die Bemühung eines Quantenvakuum in vielen Fällen nicht überflüssig? Ich vermute, die Beantwortung dieser Frage kann kein "Klacks" sein, deshalb vielen Dank im voraus, wenn Du oder andere es trotzdem versuchen. mfg quick |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Zitat:
In der QED kann jede Teilchen/Feld-Sorte als virtuelles Teilchen beitragen: selbst Elektronen und Myonen (siehe auch das Diagramm unten). Diese Eigenschaft ist nicht für das Photon reserviert. Ich weiss auch nicht, wieso virtuelle Teilchen dem Vakuum "gehören" sollen. Aber man sagt das manchmal so; das gebe ich zu. Zitat:
Ein besondere Klasse von Diagrammen höherer Ordnung (sog. Strahlungskorrekturen) bezeichnet man als Vakuumpolarisation oder Vakuumfluktuation: http://upload.wikimedia.org/wikipedi...larization.png Ein Photon annihiliert in ein virtuelles Elektron-Positron-Paar, das dann wieder zu einem Photon "rekombiniert". Das interpretiert man gerne als Erzeugung eines e+ e- -Paares aus dem Vakuum. Bös gesagt, man "dichtet" diese Eigenschaft dem Vakuum an. In Wirklichkeit ist aber - wie man sieht - das Photon dafür verantwortlich. Zugegeben, die Sache mit dem Vakuum ist ein schönes Bild, das man mitunter auch nutzen kann, um einige Eigenschaften der QED, die eigentlich erst aus äußerst komplizierten Rechnung zu höheren Ordnungen in der QED folgen (z.B. die effektive Abnahme der Feinstrukturkonstante bei großen Abständen, Casimir-Effekt) anschaulich und intuitiv erklären zu können. Dieses Bild, dass da unentwegt, virtuelle Paare aus dem Vakuum erzeugt werden und wieder vergehen und keiner bekommt was mit davon, finde ich jedoch nicht wirklich physikalisch. Solche Art "Prozesse" wären ja prinzipiell unmessbar, da sie mit keinen reellen Teilchen wechselwirken und somit per se unbeobachtbar wären. Man braucht einen physikalischen Prozess, wenn man Beiträge von Vakuumfluktuationen ausmessen will. Und das geht nur mit Photonen. Deshalb meine Skepsis zu Beginn dieses Threads über die Rolle von Vakuum-Nullpunktsenergien und die kleine Diskussion mit Günter. Es ist die Frage, was davon wirklich Physik ist; das ist nicht immer wirklich offensichtlich, finde ich. In populären Darstellungen werden diesen (angeblichen) Eigenschaften des Vakuums immer besonders viel Aufmerksamkeit gezollt - klingt halt einfach unglaublich cool; ein bisschen wie Raumschiff Enterprise. Man will spannende Darstellungen. Wahrscheinlich habe ich jetzt viel mehr verwirrt als geklärt. :( Gruss, Uli |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hallo Uli!
Zitat:
Wie hängt es also real zusammen? Die grundsätzliche Unbestimmtheit fordert nur minimal nötige Potentiale. Wie dicht mag das sein? Der Casimir-Druck fordert Aktionen. Wieviele mögen wie dicht notwendig sein? Abgesehen vom Unterschiedsdruck bei der Annäherung der Platten wird man aber auch einen Grunddruck, eine Grundaktivität annehmen können/wollen/müssen? Sind alles Fragen, die mich immer wieder beschäftigen. Es scheinen Fragen nach den Existenzgrundlagen selbst zu sein. Da ich nichts in Erfahrung bringen kann, stellen sich die wilden Annahmen von ganz allein ein. Ich brauch das nicht. Solides Wissen darüber, was minimal notwendig erscheint, wäre mir lieber. Wird auf solche Fragen nicht geforscht? Gruß Llano |
AW: Wann beginnen die Higgs-Boson-Experimente?
Hallo Uli,
Du hast mich nicht verwirrt! Im Gegenteil, mit Deinem Beitrag, für den ich Dir ganz besonders danken möchte, hast Du wahrscheinlich nicht nur bei mir für etwas mehr Schärfe in der Sicht auf das Thema "Eigenschaften des Vakuums" gesorgt. Allerdings muß ich zugeben, dass dies auch ein Thema ist, bei dem Grundlagenkenntnisse (z.B.QED) erforderlich sind, die mir fehlen, um sinnvoll tiefer in die Problematik eindringen zu können. Aber Du weißt ja, auch ein blindes Huhn kann sich ab und zu über ein Körnchen (Einsichten und Wahrheiten) freuen. Deshalb nochmals, Danke. mfg quick |
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