Wechselwirkung Licht mit Higgsfeld

ralfkannenberg

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Es gibt mehrere Beispiele für Quantenfeldtheorien, die SU(N)-Farbsymmetrie und einen chiralen Grenzfall mit masselosen Fermionen aufweisen, und für die näherungsweise oder sogar exakte (!) nicht-perturbative Lösungen mit gebundenen Fermion-Antifermion-Zustände ähnlich den Mesonen bekannt sind.

Supersymmetrische QCD (SQCD)
4-dim.; SU(N)-Eichsymmetrie sowie Flavor-Symmetrie für Quarks und Squarks
Seiberg-Duality, Confinement, gebundene meson-artige Zustände.
Hallo Tom,

ich dachte, Supersymmetrie wäre nicht mehr "aktuell" ? Ok, aus theoretischer Sicht mag das noch aktuell sein, aber beobachtungsmässig spricht doch mittlerweile eher wenig für supersymmetrische Ansätze.

Oder habe ich das komplett missverstanden ? Was mir persönlich sogar sehr recht wäre ;)


Freundliche Grüsse, Ralf
 

TomS

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Hallo Tom,

ich dachte, Supersymmetrie wäre nicht mehr "aktuell" ? Ok, aus theoretischer Sicht mag das noch aktuell sein, aber beobachtungsmässig spricht doch mittlerweile eher wenig für supersymmetrische Ansätze.
Stimmt.

Oder habe ich das komplett missverstanden ? Was mir persönlich sogar sehr recht wäre
Hi Ralf,

deswegen
Es gibt mehrere Beispiele für Quantenfeldtheorien, die SU(N)-Farbsymmetrie und einen chiralen Grenzfall mit masselosen Fermionen aufweisen, und für die näherungsweise oder sogar exakte (!) nicht-perturbative Lösungen mit gebundenen Fermion-Antifermion-Zustände ähnlich den Mesonen bekannt sind.

Supersymmetrische QCD (SQCD)
Mir ging es darum, dass das, was @Rainer so irritiert, in exakt lösbaren Fällen tatsächlich der Fall ist.

Wir können natürlich nicht das Higgsfeld abschalten und die Masse der Pionen bestimmen. Aber wir können einfacher zu lösende Fälle mathematisch betrachten und finden exakt das: chirale Symmetriebrechung im chiralen Limes, Confinement, masselose Pionen. Das ist für die Physiker keine Überraschung sondern seit Jahrzehnten etablierte Physik.

Während ich mich mit der QCD rumgequält habe, hat ein Kollege schräg gegenüber die Bosonisierung am Gross-Neveu-Modell durchexerziert. Das ist extrem interessant, da man gewissermaßen nicht nur die bosonischen Stromoperatoren als bilineare Größen in den fundamentalen Fermionenfeldern findet, sondern umgekehrt auch letztere durch erstere ausdrücken kann. Ähnliches funktioniert auch in der QCD.

Auch interessant: das Mermin-Wagner-Theorem verbietet eigtl. den Goldstone-Mechanismus in 1+1 Dimensionen. Im large N limit gelten jedoch die Voraussetzungen nicht mehr und man erhält tatsächlich chirale Symmetriebrechung – mit einem analytischen Ausdruck sowohl für das Quark-Kondensat als auch für die Meson-Wellenfunktion.

Man kann also viele Effekte der 3+1 dim. QCD in einfacheren Theorien wiederfinden und daraus lernen.

Für dich als Mathematiker spannend: es gibt Verbindungen zu Witten's Arbeiten, für die er die Fields-Medaille erhalten hat (hat das eigtl. umgekehrt mal ein Mathematiker mit dem Physik-Nobelpreis geschafft?)
 
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Sebastian Hauk

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Hier wird ausführlich vorgerechnet, warum das Higgsfeld nicht an das elektromagnetische Feld koppelt:
Das bestreite ich doch gar nicht. Ich gehe halt davon aus, dass das Higgsfeld neben der Verantwortung für die Gravitation noch eine weitere Eigenschaft besitzt. Diese Eigenschaft besagt, dass das Licht Energie verliert, wenn es Druck gegen das Higgsfeld ausübt. Das Licht verliert bei der Rotverschiebung Energie und dieser Energieverlust wurde bisher nicht erklärt. Das Higgsfeld als Erklärungsmöglichkeit drängt sich dabei stark auf.
 

TomS

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Ich gehe halt davon aus, dass das Higgsfeld neben der Verantwortung für die Gravitation noch eine weitere Eigenschaft besitzt.
Das Higgsfeld hat keine "Verantwortung für die Gravitation"

Diese Eigenschaft besagt, dass das Licht Energie verliert, wenn es Druck gegen das Higgsfeld ausübt.
Egal was das genau bedeuten soll, ohne Kopplung zwischen dem el.-mag. und dem Higgsfeld beeinflussen sie sich gegenseitig nicht.

Das Licht verliert bei der Rotverschiebung Energie und dieser Energieverlust wurde bisher nicht erklärt.
Doch. Natürlich. Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie.
 
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Sebastian Hauk

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Das Higgsfeld hat "8"
Das ist der derzeitige Stand.
Egal was das genau bedeuten soll, ohne Kopplung zwischen dem el.-mag. und dem Higgsfeld beeinflussen sie sich gegenseitig nicht.
Auf jeden Fall hätte eine Druckwechselwirkung Konsequenzen. Unschöne Konsequenzen

Doch. Natürlich. Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Das Universum könnte Energie verlieren. Was im Grunde unmöglich ist.


Warum hörte eigentlich die Inflation am Anfang des Universums auf? Und warum dehnte es sich in kurzer Zeit so stark aus?
 
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TomS

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Weil die Erhaltung der Energie ein fundamentales physikalisches Gesetz ist.
Nein, nicht fundamental, nur unter bestimmten Voraussetzungen, die aber in einem expandierenden Universum nicht vorliegen.


Der Energie-Impuls-Tensor T ist in der Allgemeinen Relativitätstheorie kovariant konstant, d.h.

d8d70c2d54ba48efc2162d143ebcb9988e7ca525


Dies entspricht einem lokalen Erhaltungssatz.

Wenn ein geeignetes Killing-Vektorfeld X mit

800bf2d1cc572f3fd3c41b7b8ac8eabdec993853


existiert, dann kann ein Strom

02a6b0ca4e6fb507e9a5bb4a797ca082f434e904


definiert werden, für lokale Stromerhaltung gilt, d.h.

3b8a36a9ab7d30ccf91776a6ba9c4ca285492b5c


Eine derartige Kontinuitätsgleichung gilt ohne Umweg über X für den elektrischen Viererstrom, für den Energie-Viererstrom jedoch nur vermöge X.

Aus der Kontinuitätsgleichung folgt dann mittels Integration über ein geeignetes Volumen V und Anwendung des Gaußschen Integralsatzes eine Erhaltungsgröße für dieses Volumen. Im Falle des elektrischen Viererstroms entspricht dies der elektrischen Ladung Q[V].

Wenn aber die o.g. Annahmen nicht erfüllt sind – und in einem expandierenden Universum sind sie nicht erfüllt, d.h. es existiert kein derartiges Killing-Vektorfeld X – dann geht die Konstruktion nicht durch, es existiert keine Kontinuitätsgleichung für einen Energie-Viererstrom und daher auch keine Erhaltungsgröße, also keine innerhalb eines Volumens V definierte Energie E[V].

D.h. weder kann man eine erhaltene Energie entlang der Weltlinie eines Photons definierem, noch eine erhaltene Energie E[V] für das elektromagnetische Feld innerhalb eines gewissen Volumens V. Es ist also nicht so, dass E[V] nicht erhalten wäre, sondern die Größe E[V] existiert gar nicht.
 
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Sebastian Hauk

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Nur unter bestimmten Voraussetzungen, und die sind in einem expandierenden Universum nicht erfüllt.
Nur weiss niemand was die Dunkle Energie ist. Es ist sogar so, dass keine String-Theorie in der Lage sein soll die Dunkle Energie zu erklären. Zu finden bei Google unter dem Suchbegriff "Unser Universum gibt es nicht".
 

Sebastian Hauk

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Aber wo sollte die herkommen?
Das weiss ich nicht. Ich stelle nur Indizien vor die für meine Vermutung sprechen. Ein Indiz was für meine Vermutung spricht ist das Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aus dem Jahr 1900. Hier hat Poincaré die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit postuliert und die RdG vorgestellt. Das weiss so gut wie niemand, weil halt Poincaré Jahre später Zweifel kamen, ob seine Theorie vollständig ist.


Poincaré hat auch behauptet, dass wenn sich alles verkürzt, es niemand feststellen kann, dass sich überhaupt etwas verkürzt hat.

Aber warum sollte diese Mann überhaupt seine Theorie anzweifeln?
 
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TomS

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Nur weiss niemand was die Dunkle Energie ist. Es ist sogar so, dass keine String-Theorie in der Lage sein soll die Dunkle Energie zu erklären.
Das ist in dem Zusammenhang ziemlich irrelevant. Die o.g. Erklärung im Rahmen der ART bleibt dennoch gültig.

Ich stelle nur Indizien vor die für meine Vermutung sprechen.
Das ursprüngliche Indiz war doch ein Problem mit der fehlenden Energieerhaltung. Damit gibt es aber kein Problem – siehe meine ausführliche und unter Physiker allgemeine verstandene Erklärung – also auch kein Indiz.
 

Sebastian Hauk

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Vorschläge und Ideen gibt es viele. Siehe zur Begriffsklärung die Einleitung dieses Artikels: https://de.wikipedia.org/wiki/Theorie
Der Vorschlag soll nicht richtig renormierbar sein. Auf jeden Fall wird in der Theorie dann nicht mehr der Raum gequantelt, sondern ein Feld. Mehr Kritik gibt es nicht. Man kann damit die Dunkle Materie erklären und eine ganze Menge mehr. Einen Beweis gibt es für den Vorschlag natürlich nicht. Aber auch keine einzige Beobachtung die gegen den Vorschlag spricht.

Der Vorschlag gefällt mir natürlich sehr gut. Was verständlich sein sollte.
 
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Sebastian Hauk

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Das ursprüngliche Indiz war doch ein Problem mit der fehlenden Energieerhaltung. Damit gibt es aber kein Problem – siehe meine ausführliche und unter Physiker allgemeine verstandene Erklärung – also auch kein Indiz.
Es ist immer noch unklar warum sich das Universum zu Beginn des Universums so stark ausgedehnt hat und warum die Inflation auf einmal aufgehört hat.
 

TomS

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Es ist immer noch unklar warum sich das Universum zu Beginn des Universums so stark ausgedehnt hat und warum die Inflation auf einmal aufgehört hat.
Es ist sogar nur eine Hypothese, dass sich das Universum zu Beginn des Universums so stark ausgedehnt hat. Die Inflation wird häufig als Tatsache hingestellt, in Wirklichkeit handelt es sich jedoch um eine Hypothese, die gewisse Probleme löst und dafür neue schafft – insbs. das hypothetische Inflatonfeld.

Die obige Argumentation zu Energie in einem wie auch immer expandierenden Universum kratzt das nicht:
  1. man kann für nicht-stationäre pseudo-Riemannsche Mannigfaltigen aufgrund des Fehlens von Killing-Vektorfeldern i.A. keine Erhaltungsgrößen basierend auf Tensorfeldern zweiter Stufe definieren
  2. was dann physikalisch einem expandierenden Universum sowie einer Energie entspräche
  3. und das ist völlig unproblematisch
 

Sebastian Hauk

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die gewisse Probleme löst und dafür neue schafft – insbs. das hypothetische Inflatonfeld.
Das Inflatonfeld weist eine Gemeinsamkeit zur Dunklen Energie auf. Niemand weiss, was das für ein Feld ist.
Die obige Argumentation zu Energie in einem wie auch immer expandierenden Universum kratzt das nicht:
Und wieso wird dann behauptet, dass es unser Universum nicht gibt?

 

Sebastian Hauk

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Vorschläge und Ideen gibt es viele. Siehe zur Begriffsklärung die Einleitung dieses Artikels: https://de.wikipedia.org/wiki/Theorie
Den Vorschlag gibt es hier zu lesen.

 

TomS

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Das Inflatonfeld weist eine Gemeinsamkeit zur Dunklen Energie auf. Niemand weiss, was das für ein Feld ist.
Nicht ganz.

In einfach Modellen ist die Dunklen Energie nichts weiter als die kosmologische Konstante. Und die ist auch nicht viel anders als die Newtonsche Gravitationskonstante.


Und wieso wird dann behauptet, dass es unser Universum nicht gibt?
Vielleicht wird das ja gar nicht behauptet?

Vielleicht ist die Spiegel-Redaktion ja nur zu doof und geht da jemanden auf den Leim. Oder vielleicht hält sie die Leser für zu doof? Vielleicht geht es ja nur darum, dem wohl größten Irrweg der Physik – einem wirren Geflecht aus halbgaren Vermutungen, unbewiesenen Annahmen und wohlklingenden Märchen genannt Stringtheorie – Gewicht zu verleihen und Fördermittel zu generieren?

String theory is not falsifiable, not testable, not experimentally based, and therefore it is not science …
Aus dem Gedächtnis, nach Sir Roger Penrose

We still don't know what string theory is. We don't know the fundamental principles that underlie it.
David Gross, einer der Begründer, in einer Key Note of einer String-Conference
 
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