Natur der Masse

[Timm]

Hallo Johann,

Wie du siehst, hast du dich einfach im Kreise gedreht.

O je, da hast Du mehr als recht! Vielleicht hätte ich lieber spazieren gehen sollen.

Wenn du aber ∆f ersätzt, bekommst du gleich das, was du eigentlich haben willst (∆m). Nähmlich den Unterschied der Massenequivalente der Photonen "oben" und "unten". Dieser Massenunterschied wird dann als inerte Masse wahrgenommen. Und das war doch, was du wolltest, oder?

Ja, genau das wollte ich. Du hast mir sehr geholfen und ich habe ein bißchen was dazu gelernt. Wegen des Äquivalenz Prinzips müßte die schwere Masse dann gleich groß sein.

Erübrigt sich dann diese Impuls Betrachtung? Da kann ja nur das gleiche herauskommen, oder?

Gruß, Timm

[JoAx]

Hallo Timm,

davon gehe ich aus. Muss natürlich noch berücksichtigt werden, dass es bei der Formel um die Massendifferenz eines einzelnen Photons handelt.

Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Johann,

die berühmte Beziehung E = mc^2 steckt im Photonen Impuls hf/c, wie auch in Deiner Herleitung. Insofern dürfte klar sein, daß man die Box Masse nicht auf 2 voneinander unabhängigen Wegen, wie ich das eine Weile dachte, herleiten kann.

Mir scheint, Deine Rechnung ist Hieb und Stich fest, es hat sich jedenfalls noch keiner gemeldet.

Wenn man also eine Box schüttelt oder wiegt, man wird nie ganz sicher sein, enthält sie nun

[g * H/c^4]*h*υ

oder "normale" Materie.

Johann, Du hast mir sehr geholfen, Licht in die Sache zu bringen,

Gruß, Timm

[JoAx]

Hi Timm,

E=h*f=p*c=m*c^2. Man kann natürlich zuerst auch den Impuls ausrechnen, was ich zuerst auch gemacht habe. Wenn man letzten Endes aber nur an der Masse interessiert ist, ist es einfach ein unnötiger Zwischenschritt. Zum Glück habe ich es noch rechtzeitig gemerkt, was das Schreiben der Herleitung deutlich verkürzt hat. Hab auch was gelernt, wie du siehst.

Zitat von Timm

... enthält sie nun [g * H/c^4]*h*υ oder "normale" Materie.

Ich bin mir zwar noch nicht ganz sicher, worauf du hinaus willst, möchte dir aber trotzdem zu extremer Vorsicht, bei deinen nächsten Schlussfolgerungen raten. (Beachte den 1/c^4 Faktor)

Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Johann,

Beachte den 1/c^4 Faktor

Ja, davor muß man natürlich Respekt haben.

Wenn wir auf einen unabhängigen Weg gekommen wären, hätte man vielleicht weiter spekulieren können. Dessen will ich mich aber jetzt enthalten. Eine klare physikalische Aussage, ob Masse eine intrinsische Eigenschaft ist, gibt es wohl nicht. Sonst hätte Max Jammer darüber auch nicht ein ganzes Kapitel geschrieben.

Gruß, Timm

[JoAx]

Hallo Timm,

Zitat von Timm

Eine klare physikalische Aussage, ob Masse eine intrinsische Eigenschaft ist, gibt es wohl nicht.

Ich denke schon, dass man da weiter spekulieren kann, nur nicht in dem Sinne, dass die Masse komplett auf EM-WW zurückzuführen ist.

Die Masse eines Elektrons wird z.B. zu 1/3 auf die Energie seines E.-Feldes, also extrinsisch, und zu 2/3 auf ?, intrinsisch, zurückgeführt.

Wenn wir nun im Vergleich ein Proton betrachten, zuerst ohne seine Struktur zu berücksichtigen, dann kann mann die Masse seines E.-Feldes vernachlässigen, da diese ja betragsmässig dem des e- enspricht, die Gesamtmasse aber ca. 2000 Mal höher ist. So ist die Masse eines Protons (oder auch eines Neutrons) hauptsächlich intrinsischer Natur.

Gehen wir jetzt in das Proton hinein, und betrachten seine Struktur, so stellen wir fest, dass diese zuvor intrinsische Masse sich nun folgendermassen zusammensetzt: 1/3 geht auf die intrinsische Masse der Quarks und 2/3 auf die WW-Energie zwischen diesen - extrinsisch! Ineressant?!

Man könnte sagen, dass das Potential der starken Wechselwirkung die Rolle der unwägbaren Wende deiner Box übernehmen, wärend die Gluonen die Rolle der Photonen. Interessanter?!

Nun kann man spekulieren, dass wenn sich herausstellen sollte, dass die Quarks und Leptone auch Strukturen sind, welche dann aus Teilchen bestehen würden, die keine Ruhemasse haben (so wie Gluonen aber miteinander wechselwirken können), dass die Masse letzten Endes nur extrinsisch ist.

Das sind aber meine Spekulationen. Vorerst zumindest.

Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Johann,

Die Masse eines Elektrons wird z.B. zu 1/3 auf die Energie seines E.-Feldes, also extrinsisch, und zu 2/3 auf ?, intrinsisch, zurückgeführt.

Interessant, wo hast Du das her? Besonders rätselhaft ist in diesem Zusammenhang das Myon, das bis auf die 400 fache Masse mit dem e- identisch ist. Das Myon sollte aber die gleiche "E-Feld Masse" wie das e- haben. Wie erklärt sich dann aber dieser gewaltige Zuwachs an Nicht-E-Feld Masse (= intrinsisch?). Das ist natürlich eine rhetorische Frage. Andererseits zerfällt das Myon in e- plus Neutrinos, das heißt doch, es entledigt sich seiner Masse (bis auf e-) in Form von kinetischer Energie. Ist das Myon ein angeregter Zitterzustand des Elektrons?

From Wikipedia, the free encyclopedia
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Zitterbewegung (English: "trembling motion", from German) is a theoretical rapid motion of elementary particles, in particular electrons, that obey the Dirac equation.

Wäre dann nicht die Myon Masse als kinetische Energie interpretierbar?

Gehen wir jetzt in das Proton hinein, und betrachten seine Struktur, so stellen wir fest, dass diese zuvor intrinsische Masse sich nun folgendermassen zusammensetzt: 1/3 geht auf die intrinsische Masse der Quarks und 2/3 auf die WW-Energie zwischen diesen - extrinsisch! Ineressant?!

dazu finde ich bei Wiki:
"Weniger als 5% der Masse des Protons kommt von den Valenzquarks, der Rest stammt von der Bewegungs- und Bindungsenergie zwischen Quarks und den Gluonen, wobei letztere als Kraft-Austauschteilchen die starke Kraft zwischen den Quarks vermitteln"

Man könnte sagen, dass das Potential der starken Wechselwirkung die Rolle der unwägbaren Wende deiner Box übernehmen, wärend die Gluonen die Rolle der Photonen. Interessanter?!

Johann, ich hatte tatsächlich mit diesem Gedanken gespielt, zumal das Proton ja vortrefflich "verspiegelt" ist, aber - zumindest ich - käme über qualitatives Schwadronieren nicht hinaus! Im Gegensatz zu den Photonen in der Box, haben die Konstituenten des Protons eine Ruhemasse und bewegen sich mit relativistischen Geschwindigkeiten. Aber daraus eine Impuls, bzw. Energiefeld Betrachtung dieser Konstituenten im beschleunigten Proton zu fabrizieren? Ich passe.

Nun kann man spekulieren, dass wenn sich herausstellen sollte, dass die Quarks und Leptone auch Strukturen sind, welche dann aus Teilchen bestehen würden, die keine Ruhemasse haben (so wie Gluonen aber miteinander wechselwirken können), dass die Masse letzten Endes nur extrinsisch ist.

Sicherlich eine interessante Spekulation. Aber ich fürchte, selbst die LHC Energie reicht nicht, um solche hypothetischen Sub Teilchen zu entdecken.
Vielleicht braucht man solche Sub Teilchen auch nicht. Wäre nicht hiermit die intrinsische Masse aus dem Spiel: ?

Wikipedia:
"Analog dazu erzeugen die verschiedenen Schwingungsmuster[1] eines Strings verschiedene Eigenschaften von Teilchen, wie z.B. Masse, Ladung, Spin, usw., wobei immer eine ganze Zahl von Wellenbergen und –tälern auf die Länge des Strings passt [10] [11]. Dies lässt sich gut am Beispiel der Teilchenmasse darstellen: Die Energie eines bestimmten Schwingungsmusters hängt von seiner Amplitude und Wellenlänge ab. Je größer die Amplitude und je kleiner die Wellenlänge, desto größer die Energie (Quantenmechanische Beziehung nach Einstein: ). Aus der Relativitätstheorie geht hervor, dass Masse und Energie zwei Seiten der gleichen Medaille sind (Relativistische Beziehung ebenfalls nach Einstein: ), folglich legt die Energie des Schwingungsmusters die Masse des Strings fest."

Mir ist die extrinsische Massen Betrachtung sympathisch, deshalb hatte ich ja auch die Arbeiten von Haisch et al verfolgt.

Gruß, Timm

[JoAx]

Hallo Timm,

Zitat von Timm

Interessant, wo hast Du das her?

wenn ich mich nicht irre, aus Max Born's "Die Relativitätstheorie Einsteins". Er schreibt darüber im Zusammenhang mit den Versuchen, die Masse als solche, komplett auf Elektromagnetismus zurückzuführen. Das war nach der Formulierung der SRT ziemlich verlockend. Das ist zwar ein älteres Schriftstück, wird aber am Schluss vom aktuellen Standpunkt zusätzlich aufgearbeitet.

Zitat von Timm

Besonders rätselhaft ist in diesem Zusammenhang...

Eben so etwas lässt mich vermuten, dass Teilchen, die eine Ruhemasse aufweisen, eventuell nicht elementar sind. Sondern lediglich die stabielste Verbindungen unter gegebenen Umständen (Temperatur) sind. Eher aber nach Vorbild der Hdronenbildung: Liste der Baryonen. Und vielleicht noch das: Quark.

Es ist ein SCHWIERIGES Thema. Nach den Daten aus den Tabellen in oberen Links, komme ich sogar nur auf ~ 0,7% - 1,4% für den Massenanteil der u- und d-Quarks in den Protonen.? Dagegen ist ein "bottom Lambda" (udb) nur um ca. 1/4 schwerer, als das b-Quark alleine. Das Massendefekt an sich ist mir bekannt, aber in dieser! Grösenordnung? Da spielt wohl die Grösse eines Teilchens (der "Photonenbox") eine Rolle?
Vielleicht kann an dieser Stelle noch jemand in die Diskussion einsteigen?

"Help!
We (I) need some body,
Help!..."

Zu der 1/3 zu 2/3 Massenverteilung bei Protonen kann ich vorerst nur sagen, dass ich es nicht erfunden habe. Ich kann mich deswegen, an die Zahl an sich, gut erinnern, weil diese genau umgekehrt dem des e-'s ist, was ich auch extra in meinem Kopf vermerkt habe. Vielleicht sind es zu alte Daten. Wobei ich dazu noch folgendes vermerken möchte. Bei Paul A. Tipler, "Physik" (und das ist keine populärwissenschaftliche Lektüre), habe ich um das ca. 100-Fache grössere Massen für u- und d-Quarks vorgefunden, während die Massen der anderen mit den heutigen Daten sehr gut übereinstimmen.

Ungeachtet dessen, unterstreicht das alles doch nur die Unbeduetenheit der letzten Endes intrinsischen Masse, oder?

Zitat von Timm

... käme über qualitatives Schwadronieren nicht hinaus! Im Gegensatz zu den Photonen in der Box, haben die Konstituenten des Protons eine Ruhemasse...

Ich eigentlich auch nicht. Aber es ist so schwer aufzuhöhren, wenn's gerade so spannend wird! Und hast du nicht selber zitiert: "Weniger als 5% der Masse des Protons kommt von den Valenzquarks..." Da ist es vielleicht gar nicht so weit, bis zu gänzlich unwägbaren "Wänden". Besonders wenn man berücksichtigt, dass offenbar ein Teil von den 95% auf die Wechselwirkung von (unwägbaren) Gluonen untereinander zurückgeht.

Zitat von Timm

... Wäre nicht hiermit die intrinsische Masse aus dem Spiel: ?

Wenn du mit "hiermit" unsere Formel meinst, ich denke nicht. Das wäre auch zu einfach. Ausser dem ist es, wie ich finde, eine prinzipielle Frage, ob es letzten Endes die intrinsische Masse überhaupt gibt. Wenn nicht, wäre die Frage, ob man die Gravitation, als eine eigenständiege WW braucht, berechtigt. Und wenn nicht, dann braucht man sie auch nicht zu quantisieren....

Auch wenn ich viel spekuliere, ich hoffe es war deutlich, wo ich es gemacht habe, und wo nicht.

Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Johann,

auch nach etwas Bedenkzeit kann ich Deinem letzten Beitrag nichts mehr sinnvolles hinzufügen.

Die Grundfrage, ob der Widerstand, den Masse/Energie seiner Beschleunigung entgegensetzt (Trägheit) auf einer noch nicht bekannten Wechselwirkung beruht (Haisch), ist nicht geklärt, ich glaube es eher nicht.

Danke für Dein Engagement.

Gruß, Timm

[von Rheinland]

Zu der 1/3 zu 2/3 Massenverteilung bei Protonen kann ich vorerst nur sagen, dass ich es nicht erfunden habe. Ich kann mich deswegen, an die Zahl an sich, gut erinnern, weil diese genau umgekehrt dem des e-'s ist, was ich auch extra in meinem Kopf vermerkt habe. Vielleicht sind es zu alte Daten. Wobei ich dazu noch folgendes vermerken möchte. Bei Paul A. Tipler, "Physik" (und das ist keine populärwissenschaftliche Lektüre), habe ich um das ca. 100-Fache grössere Massen für u- und d-Quarks vorgefunden, während die Massen der anderen mit den heutigen Daten sehr gut übereinstimmen.

Die ganze Sache ist sehr kompliziert und geht über den guten Tipler weit hinaus.

Als erstes sollte man sagen, dass die Massen, die wikipedia da einfach als Quarkmassen nennt, nicht die eigentliche Quarkmasse sind. Es sind die sog. bare-Massen (nackte Massen). Es sind Parameter, die man in den Lagrangian der QCD reinschreibt.

Im Gegensatz dazu, gibt es die sog. Konstituenten Quarks, das sind jene die Gell-Mann als "einfache" Sortierung des Teilchenzoos postuliert hat. Da haben Up und Down auch Massen von m≈300MeV.

Diese Massendifferenz beruht auf der "dynamischen Massenerzeugung". Der größte Teil der "Quarkmasse" wird durch die Starke Wechselwirkung (≈300 MeV) und ein kleiner Teil durch die em WW (≈0,5-1 MeV) erzeugt. Diese Massen habe ich mit Dyson-Schwinger-Gleichungen ausgerechnet (eine gute Einführung hat mein Chef in seinem Kolloquiumsvortrag gemacht. http://crunch.ikp.physik.tu-darmstad...er_2007_01.pdf

Nochmals zur Quarkmasse:
das größte Problem dabei ist das wir keine freien Quarks in der Natur finden (confinement) können. Daher kann man nicht sagen, das ist die Quarkmasse, da wir an diese nicht rankommen können (kann man in der QCD mathematisch beweisen).

Das einzige was man machen kann, ist gebundene Zustände von Quarks (z.B. das Pion als Quark-Antiquark Zustand) nehmen, von diesem Zustand die Masse als Funktion der Quarkmassen berechnen und dann die Masse, die die richtige Masse des gebundenen Zustands liefert als Quarkmasse zu bezeichnen. Das ganze ist aber sehr schwierig und Gegenstand aktueller theoretischer Forschung.