Frage von Sonnwin, 36

Haben virtuelle Teilchen immer keine Masse/ Nehmen virtuelle (masselose) Teilchen Raum ein?

Stephen Hawkins unterteilt in seinem Bestseller "Eine kurze Geschichte der Zeit" Teilchen in zwei Grupen. Erstens mit Spin 1/2 und massetragend. Zweitens mit Spin ganzzahlig und kräftetragend. Die letzteren heißen nun virtuelle Teilchen. Dann kommt er aber zu diesen Teilchen namens** W+** und W- und Z0, die die schwache Kernkraft (schwache Wechselwirkung) tragen, und die haben plötzlich doch eine Masse, in Gigaelektronenvolt angegeben. Sind diese Schwache-Kernkraft-Teilchen nun keine virtuellen Teilchen oder doch? Wieso haben die eine Masse, während Photon und Gluon (und Graviton) keine Masse haben?

Kann ich davon ausgehen, dass Teilchen mit Masse existieren? Und Teilchen ohne Masse nicht existieren?

Mir widerstrebt es, Teilchen ohne Masse überhaupt mit dem Wort Teilchen zu bezeichnen. Kann ich mir das so vorstellen, dass sie zwar keine Masse haben, aber Raum einnehmen. Also kann ich mir sie als eine Art Platzhalter für das Nichts vorstellen?

Antwort
von Reggid, 27

Die letzteren heißen nun virtuelle Teilchen.

nein. da hast du was durcheinander gebracht. diese fundamentalen teilchen mit spin 1 (photon, gluonen, W- u. Z-bosonen) sind nicht mehr oder weniger real als z.B. elektronen.

mit "virtuellen teilchen" bezeichnet man was anderes (nämlich keine teilchen, das ist nur ein äußerst ungünstiger name für etwas anderes)

Sind diese Schwache-Kernkraft-Teilchen nun keine virtuellen Teilchen oder doch?
.

wie gesagt, vergiss das mit den "virtuellen teilchen"

 W- und Z-bosonen haben eine masse. das ist eine tatsache, und diese tatsache steht z.B. hinter den überlegungen, die zum higgs-mechanismus des standardmodells geführt haben.

Kann ich davon ausgehen, dass Teilchen mit Masse existieren? Und Teilchen ohne Masse nicht existieren?

nein. manche teilchen haben die masse 0, und manche haben eine masse größer als 0. das führt dann natürlich durchaus zu recht unterschiedlichen eigenschaften, aber beides kommt in der natur vor.

Mir widerstrebt es, Teilchen ohne Masse überhaupt mit dem Wort Teilchen zu bezeichnen

warum? 

sie haben energie, impuls, drehimpuls, helizität, und andere größen die sie charakterisieren. die masse ist in der physik jene größe die definiert ist als:

m = Wurzel[E²-(pc)²]/c²

wobei E die energie, p der impuls und c die lichtgeschwindigkeit ist. für manche teilchen (z.B. photonen) ergibt sich hieraus der wert m=0 (d.h. für photonen ist der zusammenhang zwischen energie und impuls immer gegeben durch E=pc), aber das ist nichts irgendwie verbotenes. wie gesagt, ein teilchen mit masse m=0 verhält sich schon anders wie eines mit m>0, aber deswegen sind teilchen mit m=0 nicht mehr oder weniger teilchen als andere (wobei man den begriff "teilchen" in der teilchenphysik ohenhin nicht mit kleinen bällchen die umherflitzen verwechseln darf, unabhängig von der frage nach der masse)

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