Waar is het graviton?

Giavelotti

Hallo wetenschapsvrienden,

alhoewel ik een echte leek ben,volg ik toch al geruime tijd met veel plezier en en interesse alles wat met kwantummechanica te maken heeft.

Ik had graag een bedenking willen toetsen aan die van echte experts,waar ik toch al even mee worstel.

Als ik het goed begrijp moet er om de huidige theorie en formules te laten kloppen een Higgs-veld bestaan die door uitzending van Higgs-bosonen de zwaartekracht aan materie of meer specifiek het graviton meegeeft.

Hoewel zoiets voor mij als lapmiddel overkomt,zijn blijkbaar de meeste wetenschappers toch overtuigd van het bestaan van het Higgs-boson.

Als daartegenover Einstein in zijn algemene relativiteitstheorie,duidelijk stelt dat de zwaartekracht enkel en alleen de ruimte tijd verbuigt en voorwerpen in het inertiaal stelsel hun plaats in het stelsel behouden ook al is dit stelsel verbogen.

Namelijk een foton dat zich in een rechte lijn verplaatst in een inertiaal stelsel,maar bvb een ster passeert blijft op dezelfde baan in het stelsel en wordt enkel verbogen door de verbuiging van de ruimtetijd,hoewel het voor zichzelf dezelfde (rechte)lijn in het stelsel behoudt.

Mijn vraag is dus:-waarom zoekt men nog naar de zwaartekrachtinteractie tussen materie en materie,veroorzaakt door het mogelijke Higgs-boson.En waarom niet naar de interactie van materie en de ruimtetijd,aangezien deeltjes op hun baan door de ruimte toch hun 'rechte' baan in het inertiaal stelsel blijven volgen en alleen 'verbogen' worden omdat het hele stelsel verbogen wordt. En het deeltje alleen de baan van de ruimtetijd volgt.

Met veel plezier wacht ik op jullie reactie,en met nog meer plezier op de eerste resultaten van het CERN aangaande deze problematieken.Beste groeten.

Rudeoffline

Je haalt een paar dingen doormekaar.

Het Higgsboson wordt verondersteld om de volgende reden. In het standaardmodel werk je heel veel met het ijkprincipe. Het ijkprincipe houdt in dat je 'teveel vrijheidsgraden hebt', en dat je je veld op een bepaalde manier kunt veranderen zonder de fysica erachter te veranderen. ( een hele ruwe vergelijking zou bijvoorbeeld zijn om bij beide kanten van het stopcontact een miljoen volt toe te voegen; het spanningsverschil blijft dan hetzelfde ) Je hebt dus een soort van 'symmetrie' in je theorie. Ik zet symmetrie tussen haakjes, omdat het eigenlijk meer gewoon het resultaat is van teveel vrijheidsgraden in je theorie hebben.

Dit ijkprincipe is een heel belangrijp principe in het standaardmodel ( en in mindere mate in de algemene relativiteitstheorie, maar dat terzijde ) Het principe werkt alleen als je veronderstelt dat je deeltjes in beginsel massaloos zijn. Het zijn namelijk de massatermen die die ijksymmetrie verknoeien. Je introduceert dus eerst een nieuwe symmetrie: alle deeltjes zijn massaloos. Dan werk je dit ijkprincipe uit ( door die ijksymmetrieën in plaats van constant in de ruimte-tijd ze locaal te maken ) en verkrijg je je je krachtvelden. Die krachtvelden blijken precies die velden te zijn die je nodig hebt om de ijksymmetrieen locaal te maken.

Maar dan moeten die deeltjes weer hun massa verkrijgen. Dat kun je op de volgende manier doen, zonder het ijkprincipe te doorbreken: je introduceert een deeltje wat die massasymmetrie verbreekt. Da's het Higgsdeeltje.

Maar in dit hele verhaal komt geen zwaartekracht voor, want dat wordt verwaarloosd in het standaardmodel. Zwaartekracht wordt beschreven door de algemene relativiteitstheorie, en die zegt dat energie en impuls de bron is van zwaartekracht, niet specifiek rustmassa. De Higgsdeeltjes zorgen dus niet voor zwaartekracht, dat zijn volgens geavanceerdere ideeën gravitonen.

Hoop dat je hier wat aan hebt.

Razerwint

Bedoel je met te veel vrijheidsgraden opeens 7 inplaats van 6? (Sorry ben ook nog een leek.)

Rudeoffline

Bedoel je met te veel vrijheidsgraden opeens 7 inplaats van 6? (Sorry ben ook nog een leek.)

Een voorbeeldje: in een relativistische theorie wil je je krachtvelden in 4 componenten uitdrukken ( of in 16, maar da's even niet zo belangrijk nu ) Een foton is bijvoorbeeld een spin-1 deeltje, en dat betekent dat het zich als een 4-vector gedraagt. Echter, een foton heeft maar 2 onafhankelijke polarisatierichtingen. Je hebt dus 2 componenten over. Dat zorgt voor een bepaalde willekeur in je formules.

Om een simpel voorbeeldje te geven: stel dat ik de identiteit

\(\frac{\partial F(x)}{\partial x} = 0\)

heb, en dat dit een fysische situatie beschrijft. Nu kan ik bij

\(F(x)\)

een willekeurige constante

\(a \in \mathbb{R}\)

optellen zonder dat mijn fysische situatie verandert;

\(\frac{\partial (F(x)+ a)}{\partial x} = 0\)

Een ander voorbeeldje; stel dat ik de vergelijking

\(\frac{\partial F(x,y)}{\partial x} - \frac{\partial F(x,y)}{\partial y} = 0\)

heb. Als ik nu een term

\(\frac{\partial^{2}g(x,y)}{\partial x \partial y}\)

toevoeg, dan heb ik nog steeds dat

\(\frac{\partial (F(x,y) + g(x,y))}{\partial x} - \frac{\partial (F(x,y)+ g(x,y))}{\partial y} = 0\)

Ik weet niet hoeveel wiskundige kennis je hebt, maar met dit soort situaties is ijkvrijheid te vergelijken; je hebt een bepaalde willekeur om je velden F te kiezen

Razerwint

Helaas weet ik (nog?) te weinig van wiskunde om dat te snappen. Maar het textuele begrijp ik wel, dus je post is niet helemaal aan me verloren gegaan. Wel zou ik het graag willen leren, maar bij mij op school krijg ik dat nog niet. Symbolen als g, x,y,f,a herken ik wel. Maar het probleem is eigenlijk dat ik niet weet wat dat varkensstaartje betekent. Het maakt me in de war. En ik ben niet zeker of a hier betekent wat het op school betekent namelijk: versnelling. Dat lijkt me niet aangezien het om fotonen gaat en de lichtsnelheid het maximum is.

eendavid

Misschien heb je er wel al van gehoord dat in klassieke mechanica de potentiele energie op een globale constante na bepaald is (enkel energieverschillen spelen een rol). Dat is het meest bekende, en allicht eenvoudigste, voorbeeld van een ijkvrijheid (dat correspondeert met het spanningsverschil van rudeoffline).

Paul_1968

Giavelotti schreef:alhoewel ik een echte leek ben ... Higgs-veld bestaan die door uitzending van Higgs-bosonen de zwaartekracht aan materie of meer specifiek het graviton meegeeft ...

Hoewel zoiets voor mij als lapmiddel overkomt,zijn blijkbaar de meeste wetenschappers toch overtuigd van het bestaan van het Higgs-boson.

Als ik me niet vergis is de eigenlijke vraag ( inderdaad van een leek met heel wat kennis over ART en QM en hedendaags onderzoek, opgedaan door pure interesse ! Mijn complimenten Giavelotti

) er een naar de missing link tussen Algemene Relativiteit en Het Standaard Model voor Fundamentele Deeltjes. Het zou daarom gepast zijn om te vermelden dat deze link er officieel nog niet is, denk ik.

De vraag gaat dus over kwantumzwaartekracht.

Is het Higgsboson en/of het Graviton eigenlijk wel een oplossing in die richting ? Een hele goede vraag, zou ik zeggen.

Wat ook een antwoord zou kunnen zijn (van een andere leek) is misschien hetvolgende : "Omdat ( door pure statistiek ) in de natuur zich alles voordoet dat wiskundig te verzinnen is, probeert men nieuwe wiskundige formules te verzinnen die lijken te passen bij ontbrekende theorien."

eendavid

Is het Higgsboson en/of het Graviton eigenlijk wel een oplossing in die richting ? Een hele goede vraag, zou ik zeggen.

Het Higgsboson niet, zoals Rudeoffline probeerde uit te leggen. Het overweldigend merendeel van de natuurkundigen gelooft dat kwantisatie van het gravitatieveld aanleiding zal geven tot deeltjes die het gravitatieveld uitmaken (zoals fotonen met het elektromagnetische veld dus). In een aantal theorieën is de aanpak van die aard dat gravitonen gegarandeerd zijn er uit te rollen.

Paul_1968

Het Higgsboson niet, zoals Rudeoffline probeerde uit te leggen. Het overweldigend merendeel van de natuurkundigen gelooft dat kwantisatie van het gravitatieveld aanleiding zal geven tot deeltjes die het gravitatieveld uitmaken (zoals fotonen met het elektromagnetische veld dus). In een aantal theorieën is de aanpak van die aard dat gravitonen gegarandeerd zijn er uit te rollen.

Je hebt gelijk. Rude heeft het al vrij goed uitgelegd.

Maar is de kromming van de ruimtetijd zelf niet genoeg om gravitatie te veklaren ?

"The Fabric of Space-Time" is toch niet een zwerm gravitonen ?

Materie/Energie vervormt de ruimte en die vervorming kan andere materie/energie weer versnellen.

Dan kunnen we ons beter afvragen uit welk medium onze ruimte bestaat waardoor het vervormd kan worden.

Schijnbaar kunnen we dit nog niet meten. Ook niet door zwaartekrachtgolven op te sporen. Of vergis ik me ?

Ik denk dat Materie de ruimte lokaal oprolt waardoor een ijlere ruimte ontstaat om die materie heen.

Dat is dan wat we zwaartekracht noemen.

eendavid

Maar is de kromming van de ruimtetijd zelf niet genoeg om gravitatie te veklaren ?

Zeker wel, dat werkt prima. Maar het is niet te verwachten dat de metriek, een veld op de varieteit genaamd ruimte-tijd, zich niets moet aantrekken van de wetten van quantum mechanica. Er zijn ook situaties, die zich in de natuur voordoen, waar quantumeffecten een rol spelen. Om deze te begrijpen moet het veld gekwantiseerd worden, en een overgroot merendeel van de fysici verwacht dat hieruit een beeld van gravitonen volgt (analoog als fotonen in kwantumveldtheorieen, zie het boek van Zee voor een eenvoudige uitleg)

"The Fabric of Space-Time" is toch niet een zwerm gravitonen ?

het is dus niet de verzameling punten zelf, maar de equivalentieklasse van metrieken op de verzameling punten die moet bestudeerd worden. Van dat veld kan je zeggen dat het een zwerm gravitonen zou kunnen zijn, analoog als het elektromagnetische veld een zwerm fotonen is.

Materie/Energie vervormt de ruimte en die vervorming kan andere materie/energie weer versnellen.

Dan kunnen we ons beter afvragen uit welk medium onze ruimte bestaat waardoor het vervormd kan worden.

Schijnbaar kunnen we dit nog niet meten. Ook niet door zwaartekrachtgolven op te sporen. Of vergis ik me ?

Het 'medium' is in algemene relativiteit dus het metrische veld. Dat kan gemeten worden, door afstanden te meten. Dat doen we bijvoorbeeld al wanneer we gravitationele tijdsdilatie meten. Ook de eventuele meting van gravitatiegolven zou daar een mooi voorbeeld van kunnen worden.

Razerwint

De vraag is misschien ietwat onbeleefd maar zou trouwens iemand mij die formule van rudeoffline uit kunnen leggen? Want ik begrijp er niks van.(Het is off-topic dus het liefst via PM ofzo.)

eendavid

Rudeoffline schreef:Om een simpel voorbeeldje te geven: stel dat ik de identiteit

\(\frac{\partial F(x)}{\partial x} = 0\)
heb, en dat dit een fysische situatie beschrijft. Nu kan ik bij
\(F(x)\)
een willekeurige constante
\(a \in \mathbb{R}\)
optellen zonder dat mijn fysische situatie verandert;

\(\frac{\partial (F(x)+ a)}{\partial x} = 0\)

Dit voorbeeld kan je begrijpen zonder

\(\frac{\partial}{\partial x}\)

te kennen (hoewel niet zo moeilijk: het staat voor afleiden naar de variabele x, waarbij een andere variabele, typisch y, constant wordt gehouden). Voor het tweede voorbeeld is er een elementaire vertrouwdheid met analyse in meerdere veranderlijken nodig.

Stel dat dit de vergelijking is die de fysica voorschrijft voor een veld. (als het rechterlid niet nul is, is dit bijvoorbeeld de vergelijkinf voor een potentiele energie in de klassieke fysica, en daarvoor is de redenering krek hetzelfde)

\(\frac{d F(x)}{d x} = 0\)

Dan merk je dat dit veld niet uniek bepaald is. Immers, stel dat

\(F_1\)

een oplossing, dan is ook

\(F_2=F_1+a\)

een oplossing:

\(\frac{d F_2(x)}{d x} = \frac{dF_1}{dx}+\frac{d a}{d x}=0+0\)

Je kan dan zeggen dat er een vrijheid is in de keuze van F: je kan er een willekeurige constante bij optellen. Dat is geen probleem zolang het veld F geen rechtstreekse fysische gevolgen heeft, maar een 'hulpveld' is (denk bijvoorbeeld aan de potentiele energie in de klassieke mechanica). Dit is een ijkvrijheid. Door koppelen van ijkbosonen aan velden waarvan de toestand niet invariant is onder de ijksymmetrie kunnen de ijkbosonen massa krijgen.

Razerwint

Maar als a geen 0 is kan dat toch niet werken of zie ik dat nu verkeerd?

eendavid

Kan je uitleggen waarom je dat zo ziet? (immers de afgeleide van een functie

\(f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}: x\rightarrow a\)

is 0)

thermo1945

het spanningsverschil ... .

Off topic: dit is een zeer veel voorkomende fout. Het is of elektrische spanning of potentiaalverschil.

(spanningsverschil = potentiaalverschilverschil)

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Waar is het graviton?

Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?

Re: Waar is het graviton?