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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 08.03.16, 09:43
inside inside ist offline
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Beiträge: 303
Standard Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Hallo zusammen.
Ich schaue hin und wieder PBS-Space-Time auf Youtube und lese gelegentlich gewisse Artikel.
Und in PBS kam nun eine relativ gute und anschauliche Beschreibung, WIE sich die Masse eines Protons zusammensetzt.

Dabei war ich sehr verwundert, denn das Proton besteht, wie wie H-Atom, grössten teils aus Leere. Die Masse des Protons soll angeblich nicht alleine von der Wechselwirkung der Quarks mit dem Hoogs-Feld herrühren, sondern durch andere, energie-transportierende Prozesse, wie z.B. die Wirkung der Gluonen im Confinement.

Das heisst also, dass Einstein wieder korrekt unterwegs ist, und irgendeine Form von Energie, die sich innerhalb des Protons mit C ausbreitet, ausserhalb des Protons als Masse wahrgenommen wird.

Wie geht sowas ? Ich meine, ok, der photoelektrische Effekt zeigt sowas auf, da könnte ich es mir erklären.
Aber es ist, wenn es wahr ist, also reduzierbar, auf folgende Aussagen:
( Mit Fragezeichen, damit Ihr das kommentieren könnt ).

1) Die Masse des Protons ist nicht alleine durch die Quarks+Higgs zu erklären ?

2) Welche anderen Teilchen auch immer im Proton existieren, tragen zur
Gesamtmasse bei ?

3) Da in der Wissenschaft bisher lediglich Gluonen postuliert werden, und
diese theoretisch die Überträger der starken Kernkraft sind, sollten diese, sich mit C bewegend, Effekte ähnlich dem photoelektrischen Effekt zwischen den Quarks ausüben, was in Form der Energiebilanz einen Teil der Masse des Protons beisteuert

4) Der leere Raum ist nicht leer und ein wirres Eunneln, Erscheinen und Verschwinden von virtuellen Teilchen im Proton ist wahrscheinlich und trägt einen Teil zur Protonenmasse bei ?
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  #2  
Alt 08.03.16, 14:52
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Zitat:
Zitat von inside Beitrag anzeigen
...
1) Die Masse des Protons ist nicht alleine durch die Quarks+Higgs zu erklären ?

2) Welche anderen Teilchen auch immer im Proton existieren, tragen zur
Gesamtmasse bei ?
...
Hi,

anstatt selbst zu formulieren, kopier ich mal einfach aus Wikipedia.
https://de.wikipedia.org/wiki/Proton
Zitat:
Zitat von Wikipedia
Das Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark (Formel uud). Diese drei Valenzquarks werden von einem „See“ aus Gluonen und Quark-Antiquark-Paaren umgeben. Nur ungefähr 1 % der Masse des Protons kommt von den Massen der 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.
Dabei ist zu beachten, dass hier die sog. Strom-Massen der Quarks gemeint sind (das sind die Massen, die eigentlich in die Theorie des Standardmodells eingehen). Diese sind aber viel zu klein, um alleine die Masse des Protons zu erklären. Die starke Wechselwirkung (Gluonen) spielt die entscheidende Rolle bei Erzeugung der Masse des Protons.

Gruß,
Uli
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  #3  
Alt 08.03.16, 17:15
inside inside ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 25.05.2007
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Also, doch. Aber wie ? Haben Gluonen eine Masse ? Dann können sie sich nicht mit C bewegen. Dann ist deren kinetische Energie so hoch, dass die 99 Prozent der Energie des Protons ausmacht ? Wieviel GeV hat so ein Gluon denn dann bitte ?
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  #4  
Alt 08.03.16, 19:19
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Zitat:
Zitat von inside Beitrag anzeigen
Also, doch. Aber wie ? Haben Gluonen eine Masse ? Dann können sie sich nicht mit C bewegen. Dann ist deren kinetische Energie so hoch, dass die 99 Prozent der Energie des Protons ausmacht ? Wieviel GeV hat so ein Gluon denn dann bitte ?
Gluonen haben keine Masse. Die Quarks machen lediglich ca. 1 % der Masse des Protons aus. Der Rest der Masse kommt tatsächlich von der Bewegungs- und Bindungsenergie zwischen Quarks und Gluonen (Austauschteilchen der starken Wechselwirkung).
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  #5  
Alt 08.03.16, 20:29
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
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Beiträge: 3.394
Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Zitat:
Zitat von Marco Polo Beitrag anzeigen
Gluonen haben keine Masse. Die Quarks machen lediglich ca. 1 % der Masse des Protons aus. Der Rest der Masse kommt tatsächlich von der Bewegungs- und Bindungsenergie zwischen Quarks und Gluonen (Austauschteilchen der starken Wechselwirkung).
Bei Bindungsenergie wäre ich vorsichtig, da diese je häufig "negativ" ist. In dem Sinn, dass das ungebundene Edukt "Energiereicher" als das Produkt ist.

Energie besitzt Trägheit = Träge Masse = Ruhemasse. Die Geschwindigkeit der "Energie tragenden Teilchen" spielt bei der Betrachtung keine Rolle.
__________________
Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. A.E
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  #6  
Alt 08.03.16, 21:47
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Leider ist das Zitat aus der Wikipedia ziemlich falsch:

Zitat:
Das Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark (Formel uud). Diese drei Valenzquarks werden von einem „See“ aus Gluonen und Quark-Antiquark-Paaren umgeben. Nur ungefähr 1 % der Masse des Protons kommt von den Massen der 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.
Die Korrektur

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Dabei ist zu beachten, dass hier die sog. Strom-Massen der Quarks gemeint sind (das sind die Massen, die eigentlich in die Theorie des Standardmodells eingehen). Diese sind aber viel zu klein, um alleine die Masse des Protons zu erklären. Die starke Wechselwirkung (Gluonen) spielt die entscheidende Rolle bei Erzeugung der Masse des Protons.
geht in die richtige Richtung.

Zunächst mal ist die Aussage, das Proton "bestünde" aus drei Quarks nicht wirklich zutreffend. Das Proton trägt die Quantenzahlen einer Kombination dieser drei Quarks. Die "Zahl" der Quarks ist energieabhängig, d.h. abhängig von Auflösungsvermögen des Prozesses, mit dem man das Proton untersucht.

Wenn man ein geringes Auflösungsvermögen anwendet, kann man von Valenz- oder Constituent Quarks sprechen. Leider bleibt in diesem Grenzfall die Masse sowie der Bindungsmechanismus des Protons ein Rätsel; man darf hier noch am ehesten davon sprechen, das Proton bestünde aus drei Valenzquarks, d.h. drei effektiven, nicht-elementaren Gebilden.

Interessiert man sich für den Mechanismus der Masseerzeugung, so benötigt man die QCD und ein hohes Auflösungsvermögen; in diesem Fall spricht man von Strom- oder Current-Quarks; dies sind letztlich die elementaren Objekte. Die Stromquarkmassen liegen bei ca. 2 - 5 MeV, d.h. drei Stromquarks liefern ca. 10 Mev = ca. 1% der Protonmasse. Aber in dieser Betrachtungsweise ist es schlicht falsch zu sagen, das Proton bestünde aus drei Stromquarks! Außerdem tragen nicht nur die Massen der Stromquarks bei, sondern auch deren kinetische Energie, und damit liefern diese einen deutlich höheren Anteil zur Gesamtmasse.

Nun zur Frage, wie masselose Gluonen überhaupt zur Masse beitragen können. Betrachten wir dazu die QCD ohne Quarks, d.h. Glueballs = gebundene, rein gluonische Zustände. Der leichteste skalare Glueball (den man gut berechnen jedoch nicht zweifelsfrei nachweisen kann) hat eine Masse von ca. 1.4 GeV und damit ca. das 1.5-fache der Protonmasse. Wir liegen also in der richtigen Größenordnung.

Dass das Gluonfeld Energie trägt, kann man bereits aus der QED schlussfolgern; das el.-mag. Feld hat eine Energiedichte von ½ (E² + B²). Im Gegensatz zum el.-mag. Feld zeigt das Gluonfeld eine Selbstwechselwirkung; daraus folgen in der QCD lokalisierte gebundene Zustände, d.h. Glueballs. Diese existieren nicht isoliert sondern nur "vermischt" mit anderen Zuständen benachbarter Massen, sind jedoch in der Gittereichtheorie sehr gut berechenbar.

Geändert von TomS (08.03.16 um 22:37 Uhr)
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  #7  
Alt 09.03.16, 08:51
inside inside ist offline
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

WOW. Du bist echt gut, Alter. Ok, ich bin sehr interessiert. Womit empfiehlst Du mir, zu beginnen, damit ich da hinein komme, irgendwelche Lektüren ? QCD, QED, Maxwell-Gleichungen ? Ich will mathematisch da herangehen, egal, wie weit ich dafür in meine Schulvergangenheit zurück muss....
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  #8  
Alt 09.03.16, 12:05
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen

Zunächst mal ist die Aussage, das Proton "bestünde" aus drei Quarks nicht wirklich zutreffend.
Naja, ganz falsch ist es sicher auch nicht, das Proton als einen gebundenen Zustand von 3 Quarks zu betrachten, denn es ist ja kein Zufall, dass wie du sagst:
Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Das Proton trägt die Quantenzahlen einer Kombination dieser drei Quarks.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Die "Zahl" der Quarks ist energieabhängig, d.h. abhängig von Auflösungsvermögen des Prozesses, mit dem man das Proton untersucht.
Diese Ergebnisse aus tief inelastischer Streuung sind wirklich verblüffend - zumindest für mich. Dass man da als Streuzentren bei hohen Energien auch schwere Quarks oder Gluonen sieht, hätte ich nie und nimmer erwartet: es zeigt, dass man die Realität virtueller Teilchen auch nicht unterschätzen sollte.

Gruß,
Uli
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  #9  
Alt 09.03.16, 22:12
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Naja, ganz falsch ist es sicher auch nicht, das Proton als einen gebundenen Zustand von 3 Quarks zu betrachten, denn es ist ja kein Zufall, dass wie du sagst ...
Na ja, du kannst eine beliebige ungerade Zahl an Quarks zu einem Zustand koppeln, der bzgl. Spin und Farbe einem Hadron entspricht :-)

Die Zahl 3 ist eine rein algebraische Eigenschaft; dynamisch nun einem bestimmten Limes zutreffend

http://www.physics.umd.edu/courses/P...i/chapter4.pdf (Fig. 4.4)
__________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.

Geändert von TomS (09.03.16 um 22:16 Uhr)
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  #10  
Alt 09.03.16, 23:17
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
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Standard AW: Bewegte Photonenbox - Higgs Feld - Protonenmasse

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Na ja, du kannst eine beliebige ungerade Zahl an Quarks zu einem Zustand koppeln, der bzgl. Spin und Farbe einem Hadron entspricht :-)

Die Zahl 3 ist eine rein algebraische Eigenschaft; dynamisch nun einem bestimmten Limes zutreffend
Der Limes ist nun wohl v=0 für das Proton (oder äquivalent - E->E₀ bei seiner Untersuchung), wenn ich mich nicht irre. Und genau das denkt man sich ja "automatisch", wenn man fragt - "Woraus besteht ein Proton? Wie setzt sich seine Masse zusammen?"

Insofern ist es imho nicht verkehrt sich das (ruhende) Proton als [uud + Wechselwirkung mittels Gluonen (vielleicht noch + Selbstwechselwirkung der Gluonen)] vor zu stellen.

Oder?
__________________
Gruß, Johann
------------------------------------------------------------
Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort.
------------------------------------------------------------

E0 = mc²

Geändert von JoAx (09.03.16 um 23:34 Uhr)
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