Neutrinos, Standardmodell, erweitertes Modell

[Lorenzy]

Zitat von EMI

nach dem Wikiartikel müssten die Neutrinos sogar schneller als die Photonen gewesen sein.
Dann wären Neutrinos ja Tachionen mit imaginärer Masse.

Ich würde die ollen Tachyonen da mal raus lassen.

Die Schockwelle des kollabierenden Sterns, erreicht die Sternoberfläche erst nach einiger Zeit, worauf die Oberfläche rapide aufgeheizt wird und viel mehr Photonen aussendet. Während die Neutrinos schon beim Kernkollaps sagen: "Adios Muchachos !"

[EMI]

Zitat von Lorenzy

Ich würde die ollen Tachyonen da mal raus lassen.
Die Schockwelle des kollabierenden Sterns, erreicht die Sternoberfläche erst nach einiger Zeit, worauf die Oberfläche rapide aufgeheizt wird und viel mehr Photonen aussendet. Während die Neutrinos schon beim Kernkollaps sagen: "Adios Muchachos !"

Du hast ja so recht Lorenzy!

Die Neutrinos entstehen ja schon beim Elektroneneinfang/Neutronensternbildung.
Also dauerts ca. 3 Stunden bis der Neutronenstern fertig ist (maximale Rotation 1 kHz), oder etwas länger, was die Photonen dann wieder etwas aufholen auf dem weg zu uns.

Gruß EMI

PS: Nun braucht Uli auch nicht mehr zu sehr zu grübeln.

[Lorenzy]

Zitat von EMI

Also dauerts ca. 3 Stunden bis der Neutronenstern fertig ist (maximale Rotation 1 kHz), oder etwas länger, was die Photonen dann wieder etwas aufholen auf dem weg zu uns.

Wäre natürlich schon interessant zu wissen wieviel Zeit die Photonen auf die Neutrinos wieder gutmachen. Wenn man die genaue Dauer wüsste wie lange die Schockwelle bis zur Oberfläche braucht, könnte man sowas vielleicht berechnen.
Mhhh.. Die Dauer müsste natürlich sehr genau berechnet werden, was wohl aus Gründen unzureichender Daten nicht möglich ist. Die Wechselwirkung dieser Schockwelle innerhalb des Sterns stell ich mir äusserst komplex vor.

[Timm]

Hallo EMI,

Zitat von EMI

es ist umgekehrt, so wie Uli es sagte.
Weil die SM-Neutrinos keine Masse haben(wurde einfach angenommen), konnte man diesen eine Erhaltungs-Helizität (H=-1) zuordnen.

Wenn ihr das beide sagt, dann ist es so. Aber wo ist mein Denkfehler?

http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/PhysicsWorld.pdf

This picture also explains why neutrinos are massless. If a left-handed neutrino tried to collide with the Higgs boson,it would have to become right-handed. Since no such state exists, the left-handed neutrino is unable to interact with the Higgs boson and therefore does not acquire any mass. In this way, massless neutrinos go hand in hand with the absence of right-handed neutrinos in the Standard Model.

Für mich klingt das so, daß Neutrinos im SM über den Mechanismus der schwachen WW nur linkshändig sind, und deshalb keine Masse haben. Ist das definitiv falsch?
Dabei ging ich davon aus, daß die schwache WW ein inhärenter Teil des SM ist (so wie Gravitationswellen ein Teil der ART sind), die eine Vorhersage der Linkshändigkeit macht, was aber nur sein kann, wenn die Neutrinos keine Masse haben. Aber da liege ich offenbar verkehrt, oder?

Wenn ich Dich und Uli recht verstehe, ist man bei der Entwicklung des SM zunächst von masselosen Neutrinos ausgegangen, hat sich überlegt, wie bringe ich sie im Modell unter und kam dann auf die schwache Wechselwirkung. Wenn es so ist, sehe ich klar.

Tut mir leid, wenn ich so penetrant nachfrage.

Da Neutrinos aber doch eine Masse haben(Experimenteller Nachweis), entfällt diese Erhaltung, weil die Helizität nunmeher BS-abhängig ist.
Neutrinos mit Masse können sich nicht mehr mit c bewegen.

Das ist wie mit den geladenen Leptonen und den Quarks, die haben auch keine Erhaltungs-Helizität. Nunmehr die Neutrinos auch nicht mehr.
Es macht deshalb, aus meiner Sicht, keinen Sinn mehr überhaupt noch von der Quanteneigenschaft Helizität zu reden, da diese offensichtlich bei allen Leptonen/Quarks nicht mehr erhalten bleibt.

Nehmen wir zum besseren Verständnis mal fiktiv an, die el.Elementarladung Q wäre nicht invariant.
Also z.B. ein el.pos.Teilchen bewegt sich von uns weg. Jetzt geben wir Gas und holen dieses el.pos.Teilchen ein.
In dem Moment, wo unser v gleich dem v des el.pos.Teilchens ist, stellen wir auf einmal keine el.Ladung mehr fest, Q=0.
Nun werden wir noch schneller unser v ist größer wie das vom Teilchen, das Teilchen kommt jetzt auf uns zu. Jetzt messen wir an diesem Teilchen eine el.neg.Ladung.
Wenn dem so wäre, wäre die el.Ladung Q nicht invariant und es würde keinen Sinn mehr machen, Teilchen überhaupt noch eine el.Ladung zuzuordnen. IMHO.

Genau diese fiktive Annahme mit Q trifft nun aber auf die Helizität H wirklich zu.
Nur bei Masselosen-Neutrinos macht es Sinn von einer Erhaltung der Helizität zu reden.

Grob verstanden?

Ja, danke EMI,

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Lorenzy

Wäre natürlich schon interessant zu wissen wieviel Zeit die Photonen auf die Neutrinos wieder gutmachen. Wenn man die genaue Dauer wüsste wie lange die Schockwelle bis zur Oberfläche braucht, könnte man sowas vielleicht berechnen.
Mhhh.. Die Dauer müsste natürlich sehr genau berechnet werden, was wohl aus Gründen unzureichender Daten nicht möglich ist. Die Wechselwirkung dieser Schockwelle innerhalb des Sterns stell ich mir äusserst komplex vor.

Was ich verblüffend finde, ist, dass es sich um astronomische Entfernungen handelt - im genannten Fall um ca 150 000 Lichtjahre. Wenn die Neutrinos sich "nur" mit 99.9 % der Lichtgeschwindigkeit bewegen, müssten sie hier immerhin 150 Jahre nach den Photonen eintreffen. Sie kommen aber praktisch ohne messbaren Zeitverlust an; ich finde, dieses Ergebnis zeigt eine gewisse "Ambivalenz" zur vermuteten Neutrinoruhemasse ungleich 0.

[Uli]

Zitat von Timm

Hallo EMI,



Wenn ihr das beide sagt, dann ist es so. Aber wo ist mein Denkfehler?

http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/PhysicsWorld.pdf

Timm, dieses Argument mutet auf den ersten Blick recht merkwürdig an, finde ich. Was soll das alles mit Kollisionen mit dem Higgs-Boson zu tun haben ?

Es geht bei der spontanen Symmetriebrechung ja nicht um das physikalische Higgs-Boson, sondern um das Higgs-Hintergrundfeld, dessen Vakuum-Erwartunswert ungleich 0 ist. Es ist mehr eine Eigenschaft unseres Vakuums, die für die Symmetriebrechung und die Massen der Fermionen verantwortlich ist.

Die Kopplungen des Higgs-Bosons zu den Fermionen sind dann zwar prortional zu den Massen der Fermionen; deshalb wird es (wenn es denn existiert) besonders gerne in schwere Teilchen zerfallen. Das hat nach meinem Verständnis aber erst einmal nicht unmittelbar etwas mit Higgs-Mechanismus und spontaner Symmetriebrechung zu tun (wenn es auch eine Folge davon ist).

Ich habe jetzt allerdings nur das Zitat und nicht den gesamten Artikel gelesen.

Siehe z.B.
http://de.wikipedia.org/wiki/Higgs-Mechanismus

Gruß,
Uli

[Timm]

Zitat von Uli

Was ich verblüffend finde, ist, dass es sich um astronomische Entfernungen handelt - im genannten Fall um ca 150 000 Lichtjahre. Wenn die Neutrinos sich "nur" mit 99.9 % der Lichtgeschwindigkeit bewegen, müssten sie hier immerhin 150 Jahre nach den Photonen eintreffen. Sie kommen aber praktisch ohne messbaren Zeitverlust an; ich finde, dieses Ergebnis zeigt eine gewisse "Ambivalenz" zur vermuteten Neutrinoruhemasse ungleich 0.

Hi Uli,

Wiki verkündet:

Neutrinos einer Supernova-Explosion (siehe Astrophysik) erreichten 1987 die Erde mit einer Geschwindigkeit, die in den ersten neun Dezimalen der Lichtgeschwindigkeit gleich war.

Ich denke, die Neutrinooszillationsexperimente sind der sicherere Fingerzeig für eine Neutrinomasse,

Gruß, Timm

P.S. Ich verschiebe jetzt den Neutrino Teil.

[Uli]

Zitat von Timm

Hi Uli,

Wiki verkündet:



Ich denke, die Neutrinooszillationsexperimente sind der sicherere Fingerzeig für eine Neutrinomasse,

Gruß, Timm

Ja, ihre Masse ist wohl wirklich extrem klein; man erwartet den Bereich 0.5 - 3 eV. D.h., bei geringster Energie bewegen sie sich bereits praktisch mit Lichtgeschwindigkeit.

Es reicht übrigens auch bereits aus, wenn nur eine der Neutrinosorten eine Masse ungleich Null hat, um Neutrinooszillationen zu bekommen.

Zitat von Timm

P.S. Ich verschiebe jetzt den Neutrino Teil.

Danke !

Gruß,
Uli

[Timm]

Zitat von Uli

Timm, dieses Argument mutet auf den ersten Blick recht merkwürdig an, finde ich. Was soll das alles mit Kollisionen mit dem Higgs-Boson zu tun haben ?

Es geht bei der spontanen Symmetriebrechung ja nicht um das physikalische Higgs-Boson, sondern um das Higgs-Hintergrundfeld, dessen Vakuum-Erwartunswert ungleich 0 ist. Es ist mehr eine Eigenschaft unseres Vakuums, die für die Symmetriebrechung und die Massen der Fermionen verantwortlich ist.

Die Kopplungen des Higgs-Bosons zu den Fermionen sind dann zwar prortional zu den Massen der Fermionen; deshalb wird es (wenn es denn existiert) besonders gerne in schwere Teilchen zerfallen. Das hat nach meinem Verständnis aber erst einmal nicht unmittelbar etwas mit Higgs-Mechanismus und spontaner Symmetriebrechung zu tun (wenn es auch eine Folge davon ist).

Leider verstehe ich zu wenig, Uli, davon und kann Deine Bedenken nicht einschätzen. Vielleicht hilft eine andere Textstelle desselben Artikels weiter:

http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/PhysicsWorld.pdf

(a) According to the Higgs mechanism in the Standard Model, particles in the vacuum acquire mass as they collide with the Higgs boson. Photons (γ) are massless because they do not interact with the Higgs boson. All particles, including electrons (e), muons (μ) and top quarks (t), change handedness when they collide with the Higgs boson; left-handed particles become right-handed and vice versa. Experiments have shown that neutrinos (ν) are always left-handed. Since right-handed neutrinos do not exist in the Standard Model, the theory predicts that neutrinos can never acquire mass.

Nach meinem Eindruck ist Hitoshi Murayama Neutrino Physiker in Berkley. Aber merkwürdig, mehr habe ich zu Higgs/Helizität nicht gefunden.

Bei den erwähnten Experimenten dürfte Goldhaber gemeint sein:

http://www.mppmu.mpg.de/~rwagner/skr...fig:7:5:1:Heli

Experimenteller Aufbau und Ergebnis des Goldhaber-Experiments sind in Abb. 8.11 dargestellt. Es ergab sich eine Asymmetrie bei Umkehrung der Magnetisierung von:



Daraus kann man auf eine Linkszirkularpolarisation schließen, was gleichbedeutend mit der Linkshändigkeit des Neutrinos ist:

Du hattest ja schon die V-A-Theorie erwähnt, wobei mir nicht klar ist, ob sie aufgrund des Goldhaber-Experiments entwickelt wurde, oder schon vorher existierte.

http://www.mppmu.mpg.de/~rwagner/skr...fig:7:5:1:Heli

W+- Bosonen koppeln an die Differenz aus Vektor- und Axialvektorstrom, weshalb man auch von der V-A-Theorie der schwachen Wechselwirkung spricht. Für dieses Verhalten existiert bislang keine wirklich tiefe Begründung, es ist vielmehr im Einklang mit dem Experiment so gefunden worden.

Die V-A-Theorie impliziert bereits eine Paritätsverletzung, da sich Vektoren und Axialvektoren unter Parität verschieden transformieren

Von der Annahme oder Messung der Neutrinomasse war bisher nicht die Rede. Vielmehr ergibt sich aus dem Resultat des Goldhaber-Experiments in Übereinstimmung mit der V-A-Theorie die Helizität des Neutrinos H=-1. Solange das strikt gilt, darf es keinen Beobachter geben, der das Neutrino überholen kann. Dieses muß also masselos sein.

Könntest Du dem zustimmen, Uli, oder unterliege ich noch irgendwelchen Irrungen?

Gruß, Timm

[Uli]

Zitat von Timm

Nach meinem Eindruck ist Hitoshi Murayama Neutrino Physiker in Berkley. Aber merkwürdig, mehr habe ich zu Higgs/Helizität nicht gefunden.

Bei den erwähnten Experimenten dürfte Goldhaber gemeint sein:

http://www.mppmu.mpg.de/~rwagner/skr...fig:7:5:1:Heli


Du hattest ja schon die V-A-Theorie erwähnt, wobei mir nicht klar ist, ob sie aufgrund des Goldhaber-Experiments entwickelt wurde, oder schon vorher existierte.

http://www.mppmu.mpg.de/~rwagner/skr...fig:7:5:1:Heli
Gruß, Timm

Die V-A-Struktur der schwachen Wechselwirkung war schon zuvor bekannt; Fermi hatte eine Theorie der schwachen Wechselwirkung entwickelt, die eine Punkt-Wechselwirkung mit V-A -Struktur enthielt - noch ohne W- und Z-Bosonen und nicht renormierbar - dennoch wegweisend.
E. Fermi: Versuch einer Theorie der Betastrahlen, Zeitschrift für Physik Bd.88, 1934, S.161

Das Standardmodell enthält Fermis Theorie als Grenzfall niedriger Energien für die geladene schwache Wechselwirkung.

Ich verstehe Goldhabers Experiment als eine experimentelle Bestätigung der V-A Struktur.

V-A -Struktur impliziert für masselose Fermionen aber unmittelbar Linkshändigkeit.

Ich finde - nach wie vor - Murayama zäumt das Pferd am Schwanz auf.
Zum anderen sind die Kollisionen mit dem Higgs-Boson, die für die Teilchenmassen verantwortlich sein sollen, höchst irreführend.
Man sollte dabei bedenken, dass ein Elektron kaum eine Chance hat, irgendwann einmal mit einem der höchst seltenen Higgs-Bosonen zu kollidieren (bislang wurde kein einziges gesehen - LHC wartet noch). Solche Kollisionen können also unmöglich für seine Masse verantwortlich sein. Murayama hält das vielleicht für eine didaktisch sinnvolle Formulierung - ich nicht.

Es ist vielmehr die Struktur unseres Vakuums: man führt ein skalares Hintergrundfeld derart ein, dass der Vakuumzustand die SU(2)xU(1) -Eichsymmetrie der Theorie spontan bricht, die U(1)-Symmetrie des Elektromagnetismus aber erhalten bleibt - eben, weil man massive W- und Z-Bosonen, aber ein masseloses Photon will. Im ursprünglichen Ansatz von Weinberg und Salam wurden einige Konstanten ganz gezielt gleich Null gesetzt, um auch masselose Neutrinos zu erhalten.

In §4 von
http://www.kurilla.org/content/spont...metriebrechung
wird in einigem Detail beschrieben, wie die Teilchen im SM ihre Massen erhalten und wie man eine elementare Erweiterung für massive Neutrinos machen kann. Letztendlich wird es dann doch wieder etwas formal; aber so ist die Symmetriebrechung nun einmal.

Gruß,
Uli