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Theorien jenseits der Standardphysik Sie haben Ihre eigene physikalische Theorie entwickelt? Oder Sie kritisieren bestehende Standardtheorien? Dann sind Sie hier richtig.

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  #61  
Alt 05.02.19, 18:33
kwrk kwrk ist offline
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Standard Teilchenmassen im SM

Hi allerseits,

wird etwas länger: meine Ansichten zu den QCD-Masseberechnungen des SM.
Einen Überblick bieten FLAG: http://flag.unibe.ch/Quark%20masses, PDG: http://pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2...ark-masses.pdf und die von TomS in http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=3504 #31 angegebenen Quellen.
Mir geht es im Folgenden nicht um die (L)QCD-Methodik. Ich habe keinen Zweifel daran, dass diese solide ist + es auch sinnvoll ist, zu testen, was man damit anfangen kann. Mir geht es ausschließlich um die Relevanz der nach aktuellem Stand erzielten Ergebnisse.

I LQCD-Eckpunkte:
Typischerweise ist bei LQCD Genauigkeit in GO einiger Prozent, Anzahl berechneter Partikel ~ 10, Anzahl der Parameter ~4 (2-4 Quarkmassen (udsc), Kopplungskonstante, Referenzmasse-Hadron). Die im oben genannten Thread geäußerte Kritik an der Zählung der Inputparameter kann ich nicht nachvollziehen. Die Autoren der Rechnungen sprechen von “input parameters“ und erklären, wie sie die verwendeten Quarkmassen berechnen, indem sie diese z.B. an die Pionmasse anfitten. Die Ergebnisse differieren dann im Bereich mehrerer 10% von Arbeit zu Arbeit.

II Bewertung als Fit:
Es geht hier nicht um den Fit einer komplizierten Funktion sondern um ~10 einfache Datenpunkte (Hadronenmassen der uds-Quarks, exklusive der leichten Mesonen), die mit einem gegebenen Modell angepasst werden. Dafür reicht 1 Parameter (z.B. Modelle a la https://137alpha.org/), in meinem Modell 0 Parameter. Das es auch mit 4 geht, ist dann eigentlich trivial. Da passt der Klassiker: “With four parameters I can fit an elephant, and with five I can make him wiggle his trunk”.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
In der QM sind die Massen des Elektrons und der Atomkerne freie Parameter. Daraus folgt dann aber das vollständige Spektrum aller Atome, Bindungszustände wie Moleküle, Kristalle, ... Phononen, elektromagnetische Eigenschaften von Leitern und Halbleitern, thermodynamische Eigenschaften, ... da würdest du auch nicht die QM kritisieren.
Das ist ein gutes Gegenbeispiel. Die QM kommt mit sehr wenigen Parametern aus. Um z.B. den grundsätzlichen Aufbau des PSE mit 100+ “Teilchen” + ihren diversen Eigenschaften zu verstehen, braucht man die Schrödingergl. des H-Atoms mit Elektronenmasse als einzigem Parameter !
=> QM-Grundlagen der Systematik chemischer Elemente vs Quarkmodell der Hadronen ist wie Bundesliga zu Kreisliga.

III Bewertung im Kontext:
a) Haben die errechneten Quarkmassen Relevanz für andere Hadroneneigenschaften ?
aa) Magnetische Momente: Nein
Die dabei (in QCD-Rechnungen!) verwendeten Quarkmassen sind in GO der Constituent Quarks, d.h. Faktor 10-100 größer.
https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_magnetic_moment (Beispiel dort aus den 80ern, hat sich aber anscheinend nicht viel geändert. Neuere Online-Artikel sind spärlich und verweisen in der Methodik z.T. wiederum auf Offline Artikel. In https://arxiv.org/abs/1506.05518, https://arxiv.org/pdf/1212.1963.pdf referenziert man zur Pionmasse (exptl.:139MeV) mit Werten zwischen 282 - 806 MeV).
ab) Zerfall:
Weak decay: benötigt zusätzlich 4 CKM Parameter
Strong decay: http://www.gauss-centre.eu/gauss-cen...tml?nn=1361054 “ it remained a great challenge to obtain meaningful results at realistically small quark masses”, angeblich die erste! Arbeit mit realistischen Current Quarkmassen (2018); Artikel nicht online;
ac) Streuung ??? http://pdg.lbl.gov/2010/reviews/rpp2010-rev-qcd.pdf ??? übersteigt definitiv mein Zeitbudget

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Mittels einer einzigen definierenden Gleichung, die nicht mal eine halbe Zeile lang ist, einer numerischen Lösungsmethode sowie einer Handvoll freier Parameter lässt sich prinzipiell die gesamte Niederenergiephysik im Hadronsektor mit zig experimentell überprüfbaren - und überprüften - Vorhersagen berechnen.
Die numerischen Verfahren sind nicht einheitlich, die Parameter grob inkonsistent.
Hast du konkrete Beispiele, wo sich mit Currentquarkmasse ohne exzessive Verwendung zusätzlicher Parameter Experimente beschreiben lassen?

b) Gibt es prinzipielle, systematische Erkenntnisse ?
ba) Aufgrund der Quarkstruktur sollte man z.B. systematische Trends in Bezug auf Isospin erwarten => geht anscheinend nicht.
bb) Größenordnung der Hadronenmasse:
https://arxiv.org/pdf/1605.08103.pdf: an intrinsic scale occurs .... Thus QCD sets a magnitude for the light hadron masses
Das wäre ein dicker Pluspunkt.

Man kann sich natürlich auf den Standpunkt stellen “QCD-Rechnungen sind die einzig sinnvolle Methode Partikeleigenschaften zu berechnen + damit sind die entsprechenden Ergebnisse auch signifikant”. Ich habe den Eindruck, nicht wenige Physiker sehen das so.
Das QCD-Rechnungen zugrundeliegende Modell mit Valenzquarks, Seequarks, Gluonen hat seinen Ursprung in der Interpretation von Stoßprozessen, es gibt anscheinend keine rigorose Begründung für den Formalismus: https://en.wikipedia.org/wiki/Quantu...matical rigour - im Gegenteil: https://en.wikipedia.org/wiki/Haag%27s_theorem, ”While some physicists and philosophers of physics have repeatedly emphasized how seriously Haag's theorem is shaking the foundations of QFT, the majority of QFT practitioners simply dismiss the issue

Fazit: Die Argumente dafür, dass Current-Quarkmassen mehr als Fitparameter aus QCD-Masseberechnungen darstellen, sind mmn dünn. In der Gesamtbilanz der quantitativ berechenbaren Werte für Partikelmassen/-energien des SM ergibt sich dann:

Hadronen: trivialer Fit
geladene Leptonen + Quarks: keine Werte
Neutrinos: falsch (= Masse 0)

Wohlgemerkt, wir reden hier über das Standardmodell der Teilchenphysik, das mit der Entdeckung des Higgs-Bosons komplett ist und in dem nur noch kleinere Fragen, wie z.B. die 10. Stelle hinterm Komma beim magnetischen Moment des µ offen sind - Ironie off.

Grüße
kwrk
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  #62  
Alt 05.02.19, 20:12
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TomS TomS ist offline
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Wir reden über QCD, d.h. nur über Hadronen, nicht über geladene Leptonen und Neutrinos.

Wenn du recht hättest, dass letztlich nur eine trivialer Fit vorliegt, dann könntest du mittels anderer Symmetriegruppen wie SO(N) oder E(N), mittels skalarer Quarks o.ä., jedoch der selben Anzahl freier Parameter = 6+1 = 7 die selbe Physik erhalten.

Wie man aus expliziten Berechnungen jedoch weiß, ist jedoch die mathematische Struktur der QCD entscheidend für diverse Phänomene wie Confinement, chirale Symmetriebrechung, Hadronmassen u.a. nicht-perturbative Aspekte wie Formfaktoren, asymptotische Freiheit und laufende Kopplungskonstante u.v.a.m.

Welches alternative Modell schlägst du vor?
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  #63  
Alt 07.02.19, 14:47
kwrk kwrk ist offline
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Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Wenn du recht hättest, dass letztlich nur eine trivialer Fit vorliegt, dann könntest du mittels anderer Symmetriegruppen wie SO(N) oder E(N), mittels skalarer Quarks o.ä., jedoch der selben Anzahl freier Parameter = 6+1 = 7 die selbe Physik erhalten.
Ja, ich gehe davon aus, dass das möglich ist, wobei es sicherlich nicht sinnvoll wäre, die Symmetriestruktur des Quarkmodells völlig über Bord zu werfen. Die Probleme der Quarks sehe ich nicht in der Symmetrie. Eigentlich legen die fundamentalen Prinzipien der QM nahe, dass man bei kleineren Strukturen irgendwann das Teilchenbild verlassen sollte. “Phänomene wie Confinement” resultieren nicht aus der Symmetrie der Quarks, sondern aus deren Interpretation als Teilchen. Auch die strikte Trennung von Leptonen + Hadronen halte ich für eine Macke des SM, mit schwacher Begründung auf experimenteller Basis. Ausgehend von den niedrigen Teilchenenergien, Elektron + µ, über Mesonen zu den Baryonen ab Proton, ist eine ganz klare 1, 2, 3 Symmetrie erkennbar, ein typisches quantenmechanisches Muster für steigende Quantenzahl / Anzahl Knotenflächen.

Das alternative Modell das ich vorschlage ist diesem Thread zu entnehmen. Eines das mit 0 Parametern jeden Aspekt der Physik beschreibt, den ich bis jetzt untersucht habe: v.a. Teilchenenergien und starke + gravitative Wechselwirkung, aber auch Existenz von Antiteilchen, Kaonenzerfall, magnetische Momente etc.
http://doi.org/10.5281/zenodo.801423

Haags Theorem besagt, dass “die mathematische Struktur der QCD inkonsistent" ist, das passt mmn zu meiner Interpretation der QCD als ein Fit mit einem hoch komplexen Modell. Wie ordnest du Haag ein ?
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  #64  
Alt 07.02.19, 15:58
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Zitat:
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Haags Theorem besagt, dass “die mathematische Struktur der QCD inkonsistent" ist, das passt mmn zu meiner Interpretation der QCD als ein Fit mit einem hoch komplexen Modell. Wie ordnest du Haag ein ?
M.W. geht es bei Haags Theorem nicht speziell um QCD (ist ja auch schon aus dem Jahr 1955) sondern um relativistische Quantenfeldtheorien ganz allgemein.
Damit verlöre dann auch die Quantenelektrodynamik den Boden unter den Füßen. IMHO, sprechen die vielen, quantitativ präzisen und verifizierten Vorhersagen der QED stark gegen die Relevanz dieses Theorems.
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  #65  
Alt 07.02.19, 16:58
kwrk kwrk ist offline
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Es gibt Theorien die älter sind und immer noch gültig. Es wird offensichtlich auch immer noch daran gearbeitet und die grundsätzlichen Argumente sind nicht widerlegt. Eine Voraussetzung ist wohl Translationssymmetrie, womit QED am Elektron / Punktladung wohl aus dem Schneider wäre, Lattice QCD aber eben gerade nicht.

Ich finde es schon interessant, dass es grundsätzliche, mathematische Zweifel an QFT gibt, normalerweise wird eher eine mathematische Alternativlosigkeit suggeriert.
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  #66  
Alt 07.02.19, 17:48
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Es gibt Theorien die älter sind und immer noch gültig. Es wird offensichtlich auch immer noch daran gearbeitet und die grundsätzlichen Argumente sind nicht widerlegt. Eine Voraussetzung ist wohl Translationssymmetrie, womit QED am Elektron / Punktladung wohl aus dem Schneider wäre, Lattice QCD aber eben gerade nicht.

Ich finde es schon interessant, dass es grundsätzliche, mathematische Zweifel an QFT gibt, normalerweise wird eher eine mathematische Alternativlosigkeit suggeriert.
Es wird ja teils auch unter Feldtheoretikern kontrovers diskutiert,
z.B. mit dem Argument, dass Haags Annahmen zu eingeschränkt seien, dass nämlich die Annahme eines einzigen, universellen Hilbertraumes sich schlicht nicht eigne, freie und wechselwirkende Felder zugleich beschreiben. Ich kann da mangels Kompetenz aber nichts zu sagen, eventuell Tom?

mehr dazu in den Conclusions einer neueren Review zum Theorem
John Earman and Doreen Fraser: "Haags Theorem and Its Implications for the Foundations of Quantum Field Theory",
http://philsci-archive.pitt.edu/2673...rfinalrevd.pdf

Ich kann mich nicht erinnern, dass mir das Theorem in meinen Jahren als Physiker irgendwann mal "untergekommen" wäre. Ich denke, die Leute wollen halt "Physik machen", d.h. Vorhersagen berechnen statt sich mit einem Theorem zu beschäftigen, das besagt, dass die Berechnung von Vorhersagen unmöglich ist.
Denn wenn man z.B. Streuquerschnitte berechnen will, wird man an Quantenfeldtheorie kaum vorbei kommen.
---
Und der Erfolg gibt Ihnen m.E. schlicht recht: Physiker sind halt ungleich pragmatischer als Mathematiker: statt die Existenz einer Lösung zu beweisen, berechnen sie diese.

Geändert von Hawkwind (07.02.19 um 18:12 Uhr)
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  #67  
Alt 07.02.19, 18:22
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TomS TomS ist offline
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Zitat:
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“Phänomene wie Confinement” resultieren ... aus deren Interpretation als Teilchen.
Das ist falsch. Kein Physiker verwendet hier ein Teilchenbild. Wir sprechen von Quantenfeldtheorie.

Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Auch die strikte Trennung von Leptonen + Hadronen halte ich für eine Macke des SM, mit schwacher Begründung auf experimenteller Basis.
Das ist auch der Luft gegriffen. Theorie und Experiment sind da ziemlich eindeutig.

Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Haags Theorem besagt, dass “die mathematische Struktur der QCD inkonsistent" ist ...
Haags Theorem besagt etwas anderes, und das auch nur unter ganz bestimmten Voraussetzungen, die für viele konkrete Berechnungen - u.a. auch Gittereichtheorie - nicht zutreffen.


Haag's theorem states that within the formalism of QFT two representations may be unitarily inequivalent. This confronts the practitioner of QFT with the so-called choice problem, namely the problem of choosing the 'right' representation among a non-denumerable set of inequivalent representations.

As was already noticed by Haag ... it is the vacuum polarization that lies at the core of Haag's theorem ... Although an isomorphism could always be found that maps one Hilbert space into the other, Haag's theorem implies that no such mapping would deliver unitarily equivalent representations of the corresponding CCR, i.e. unambiguous physical results.

Among the assumptions that lead to Haag's theorem is translation invariance of the system. Consequently, systems that can be set up inside a box with periodic boundary conditions ... escape the conclusions of the theorem.


Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Eine Voraussetzung ist wohl Translationssymmetrie, womit QED am Elektron / Punktladung wohl aus dem Schneider wäre, Lattice QCD aber eben gerade nicht.
Doch, ist sie, weil das endliche Volumen die Translationsivarianz teilweise bricht.

Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Ich finde es schon interessant, dass es grundsätzliche, mathematische Zweifel an QFT gibt, normalerweise wird eher eine mathematische Alternativlosigkeit suggeriert.
Das ist falsch. Die Physiker wissen um diverse konzeptionelle Probleme der QFTs. Aber in der Praxis funktionieren sie eben mit erstaunlicher Präzision.


Sorry, bisher hatte ich den Eindruck, dass du dich ernsthaft mit der Sache befassen möchtest. Jetzt sehe ich unfundierte Spekulationen und Polemik, was ich nicht mehr ernst nehmen kann.
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Geändert von TomS (07.02.19 um 18:39 Uhr)
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  #68  
Alt 07.02.19, 21:33
kwrk kwrk ist offline
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Zitat:
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Das ist falsch. Kein Physiker verwendet hier ein Teilchenbild. Wir sprechen von Quantenfeldtheorie.
Es gibt offensichtlich sehr viele Physiker, die von Teilchen/ Particle sprechen/ schreiben. In den Lagrangegleichungen steckt die Masse. Und gerade noch mal in den Povh reingeguckt, S.2: Leptonen und Quarks sind Teilchen kleiner 10^-18m.

Zitat:
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Das ist auch der Luft gegriffen. Theorie und Experiment sind da ziemlich eindeutig.
Um es einfach zu halten Wikipedia: "lepton is an elementary particle.... that does not undergo strong interactions"
Da fehlt: im Rahmen der Messgenauigkeit. Und das obwohl das SM im Bezug auf die Neutrinomasse gerade erst kräftig Federn gelassen hat. Kleiner Wert ist nicht notwendigerweise Null. Annahme: Starke Kraft skaliert mit Energiedichte, das ist bei Myon/Proton bereits ein Faktor 10000.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
Aber in der Praxis funktionieren sie eben mit erstaunlicher Präzision.
Ich kann + will mich nicht mit Haag vertieft beschäftigen.
Ob Resultate präzise sind oder nicht, lässt sich vergleichsweise einfach feststellen. Ich habe mir, wie oben dargestellt, mal die Mühe gemacht, Resultate für QCD-Rechnungen zu finden.
Man kann das folgendermassen zusammenfassen:
Die bei der Berechnung von Teilcheneigenschaften (Masse, magn. Moment, Halbwertszeiten) mit QCD-Methoden verwendeten Parameter der uds Quarkmassen variieren innerhalb von zwei Größenordnungen. Es fällt mir schwer, dass mit meinem Verständnis von Präzision in Einklang zu bringen. Ich meine das nicht polemisch und lasse mich gerne durch konkrete Beispiele vom Gegenteil überzeugen.
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  #69  
Alt 07.02.19, 22:52
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TomS TomS ist offline
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Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Es gibt offensichtlich sehr viele Physiker, die von Teilchen/ Particle sprechen/ schreiben. In den Lagrangegleichungen steckt die Masse. Und gerade noch mal in den Povh reingeguckt, S.2: Leptonen und Quarks sind Teilchen kleiner 10^-18m.
“Teilchen” ist ein Begriff, mehr nicht.

Zitat:
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Da fehlt: im Rahmen der Messgenauigkeit.
Das darfst du dir immer mit dazu denken.

Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Ich kann + will mich nicht mit Haag vertieft beschäftigen.
Warum nicht?

Zitat:
Zitat von kwrk Beitrag anzeigen
Die bei der Berechnung von Teilcheneigenschaften (Masse, magn. Moment, Halbwertszeiten) mit QCD-Methoden verwendeten Parameter der uds Quarkmassen variieren innerhalb von zwei Größenordnungen. Es fällt mir schwer, dass mit meinem Verständnis von Präzision in Einklang zu bringen. Ich meine das nicht polemisch und lasse mich gerne durch konkrete Beispiele vom Gegenteil überzeugen.
Befasse dich mit der Mathematik der Quantenfeldtheorie, dann kannst du das beurteilen.
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  #70  
Alt 09.02.19, 22:58
kwrk kwrk ist offline
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Viele interessante Themen, wenig Zeit. Bei Haag kommt hinzu: trifft auf mein Modell nicht zu.
Immerhin habe ich mal in das Link von Hawkwind reingeschaut. Zitat aus Conclusion: “On any reading, Haag's theorem undermines the interaction picture and the attendant approach to scattering theory”. Stand 2006, also immer noch aktuell + nicht oller Kram aus den 50ern. Eigentlich müsste es eine vordringliche Aufgabe der QCD community sein, das sauber abzuklären.

Auf qualitativer Ebene führt das “Wechselwirkungsbild” übrigens zu einer Sollbruchstelle im Theoriegebäude des SM.
Um es anwenden zu können, müssen die betrachteten Teilchen aus immer noch kleineren Bestandteilen zusammengesetzt sein, ein Konzept dass man nicht unbegrenzt fortführen könnte. Deshalb hört man im SM ja auch bei Quarks auf und wechselt von QCD zum Higgs Mechanismus.
Was für mich die nächste Frage aufwirft:
Vorausgesetzt das Higgsboson ist tatsächlich das Partikel höchster Masse, dann lassen sich die Grenzen des Teilchenzoos (ex Neutrino?) mit Elektron und Higgsboson, d.h. Teilchen des Higgsmodells angeben. Warum sollte dieses Modell dann bei den Zwischenzuständen nicht anwendbar sein ?
Und damit bin ich wieder bei meinem Modell.
Dort gibt es 2 Anknüpfungspunkte an Higgs:
Ein Symmetriebruch durch Ausrichtung des E-Vektors eines “Photons” auf einen Punkt, d.h. das Generieren von elektrischer Ladung, und der höchste Energiezustand entspricht der Energie des Higgs Bosons. Alle niedrigeren Energiezustände lassen sich ggf als zeitliches Mittel der Trajektorie eines E-Vektors vom Typ dieses Partikels ableiten.
Passt. Einfach.
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