Higgs-Teilchen vs Graviton
Das Higgsteilchen wurde jetzt offenbar entdeckt. Auf Wikipedia finde ich jedoch auch beim Artikel über Elementarteilchen das sogenannte Graviton, welches ebenfalls noch nicht nachgewiesen wurde und aus einer Quantentheorie über Gravitation postuliert wurde. Ich kenne mich in der Teilchenphysik nicht wirklich aus, deshalb würde ich gerne wissen:
Macht die Entdeckung des Higgsbosons die Entdeckung eines Gravitions überflüssig, weil es das selbe Phänomen beschreibt?
Was ist so ungefähr der Unterschied zwischen den beiden Teilchen?
3 Antworten
Macht die Entdeckung des Higgsbosons die Entdeckung eines Gravitions überflüssig, weil es das selbe Phänomen beschreibt?
der punkt ist, dass es eben überhaupt nicht dasselbe phänomen beschreibt!
das standardmodell der elementarteilchenphysik, zu welchem der higgs-mechanismus und damit das higgs-boson gehören, blendet die gravitation komplett aus. d.h. teilchenphysiker tun eigentlich die ganze zeit so, als wüssten sie gar nicht, dass diese kraft auch noch existiert. selbst in einem univerum in dem es keine gravitation geben würde, würde mann doch merken, dass teilchen eine masse haben. das äußert sich z.B darin, dass sie eine bestimmt ruheenergie haben (E=mc²) oder auch durch ihre trägheit. also erklärt das phänomen, dass elementarteilchen eine masse haben, noch lange nicht, dass es auch so etwas wie gravitation geben muss.
zum zusammenhang von gravitation und masse muss gesagt werden: in der allgemeinen relativitätstheorie (unsere derzeit beste beschreibung der gravitation) wird die gavitation durch eine krümmung der raumzeit beschrieben. diese krümmung wird aber nicht einfach nur durch eine "masse" hervorgerufen, sondern es ist vielmehr ein kompliziertes zusammenspiel von energie- und impulsdichte. nur für "einfache" makroskopische objekte läuft sich das ganze darauf hinaus, was wir "masse" nennen. es kann aber auch ein masseloses photon die raumzeit krümmen und dadurch eine (minimale!) gravitationswirkung haben, eben weil es zwar keine masse, aber energie und impuls hat. lange rede kurzer sinn: sogar in einem universum, in dem die elementarteilchen keine masse haben würden, würde die allgemeine relativitätstheorie eine gravitationswirkung vorraussagen.
wir sehen also: prinzipiell (also nach den theorien, die wir zur beschreibung zur verfügung haben), wäre sowohl gravitation ohne masse der elementarteilchen möglich, als auch massive elementarteilchen ohne gravitation. (nur haben diese beiden hypothetischen fälle eben nichts mit dem tatsächlichen univerum zu tun, wie wir es kennen)
higgs-mechanismus (masse der elementarteilchen) und graviton (als hypothetisches eichboson einer (heute nicht existenten) quantenfeldtheorie der gravitation) beschreiben also zwei komplett verschiedene dinge!
vielleicht noch zu ein paar oft auftauchenden missverständnisse zum higgs-boson:
- der higgs-mechanismus kann nicht erklären, warum die teilchen genau die masse haben, die sie eben haben (also warum z.B eine elektron 511 keV hat und nicht irgendeine andere masse).
- der higgs-mechanismus ist nur relevant für die (heute) als elementar betrachteten, massiven teilchen (also W- u. Z-bosonen, quarks und leptonen). die masse eines z.B protons kommt nur zu ein paar prozent aus der masse der quarks (und damit dem higgs-mechanismus), und größtenteils einfach aus der energie der quarks und gluonen im proton.
- das higgs-boson (also tatsächlich das teilchen, das man (wahrscheinlich) nachgewiesen hat) erzeugt überhaupt keine massen. es fällt quasi nur aus dem gesamten higgs-mechanismus (der die masse der elementarteilchen durch wechselwirkung mit dem gesamten higgs-feld beschreibt) noch zusätzlich heraus und ist genau jener übrigbleibende freiheitsgrad in der theorie, der eben gerade nichts mit der erzeugung der massen zu tun hat.
- das higgs ist kein eichboson
alle antworten waren sehr hilfreich, aber diese antwort ist super :D das verschafft mir endlich einen guten überblick, auch was die aussagen der verschiedenen theorien angeht. vielen dank :)
Hallo Lcore! :)
uteausmuenchen, hat schon alles wichtige gesagt. Das Graviton, wird als Austauschteilchen mit einer Quantengravitation spekuliert. Man nennt es auch Tensorboson und es hat den Spin 2. Lange Zeit dachte man, man hätte dieses Teilchen gefunden, doch man hatte sich geirrt. Wir brauchen dieses Teilchen um eine neue Theorie aufzustellen. Nämlich müssen wir Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, und die Quantenmechanik zu einer Theorie vereinen, da sich beide zu erheblich unterscheiden. Das könnte zukünftige Forschungen stören. Die neue Theorie, bekommt den Namen "Quantengravitation".
Das Higgs-Teilchen macht nur eines, nämlich sämtlichen Elementarteilchen Masse verleihen. Ohne das Higgs-Boson, würde nichts so sein wie es ist. Es gäbe keine Masse, und damit einfach nichts! Deswegen war der Fund dieses Teilchens auch so fundamental für viele Medien, die die Entdeckung ein wenig hochpuschten um Geld zu verdienen. Die Physik an sich, war bestimmt nicht überrascht. Schlimmer wäre es gewesen, wenn es das Teilchen nicht gegeben hätte. Sämtliche Theorien, basierten nämlich zum Teil auf dem Higgs-Boson! Das Higgs-Boson Teilchen macht nur eins, nämlich Masse verleihen.
Kurze Zusammenfassung: Das Graviton, wird in einer neu formulierten Theorie benötigt, die Quantenmechanik und die allgemeine Relativitätstheorie vereinen soll. Das Graviton wurde noch nicht nachgewiesen, gilt jedoch als Austauschteilchen mit der neu aufzustellenden Theorie der Quantengravitation. Das Higgs-Boson verleiht den Partikeln Masse, und sorgt dafür, dass unsere Welt da ist. Es wurde erst vor kurzem im LHC entdeckt. Die Physik wäre bestürzt gewesen, wenn es das Teilchen nicht gegeben hätte, da sämtliche aufgestellte Theorien auf diesem Teilchen basierten.
LG Pflanzengott! :)
ich meinte, wann genau hatte man gedacht, ein graviton nachgewiesen zu haben. hast du irgendwelche quellen dazu? ich habe davon noch nie gehört, und der nachweis eines einzelnen gravitons gilt als technisch unmöglich. vielleicht meinst du gravitationswellen?
Ja, könnte sein dass ich das verwechselt habe. Ich habe jetzt keine genaue Quelle der Aussage mehr, aber ich war mir sicher das sie stimmt. Ist aber vielleicht auch falsch!
Das Graviton ist das hypothetische Austauschteilchen (Eichboson) einer Quantenfeldtheorie der Gravitation, einer Quantengravitation. Es ist ein Tensorboson und hat damit Spin 2.
Das Higgs-Teilchen oder Higgs-Feld wurde nach dem britischen Physiker Peter W. Higgs benannt, der dessen Existenz bereits 1964 prognostizierte. Es handelt sich um ein elektrisch neutrales Austauschboson mit Spin 0 (also einem Skalarfeld) und einer Masse von etwa 125 GeV. Zum Vergleich: die Nukleonen im Atomkern, Proton und Neutron, haben eine Masse von etwa 1 GeV.
Und hier eine Erläuterung in einfacheren Worten, falls obige Abschnitte nur erklären, dass Physiker in der Lage sind, jeden Sachverhalt so kompliziert auszudrücken, dass es keiner versteht... =)
Nein, die Teilchen sind nicht identisch und das Higgs-Boson macht das Graviton nicht überflüssig.
Das Higgs-Boson ist eine notwendige Ergänzung zum Standard-Modell der Teilchenphysik; ohne dieses Teilchen können wir nämlich nicht erklären, warum die beobachteten Elementarteilchen die Massen besitzen, die wir messen.
Das Graviton ist ein Teilchen, das wir in einer Theorie brauchen werden, die noch nicht fertig ist: eine quantisierte Theorie der Gravitation, also der Schwerkraft. Im Moment ist die allgemein gültigste Theorie der Schwerkraft Einsteins allgemeine Relativitätstheorie. Sie ist aber eine klassische Theorie in dem Sinne, dass wir sie nicht für die Welt des Allerkleinsten, der Atome und Elementarteilchen verwenden können. Sie verträgt sich nicht mit der Quantenmechanik, weil die Grenzwerte beider Theorien nicht zusammenpassen. Da brauchen wir also eine neue Theorie, die in der Welt der ausreichend großen Dinge die Ergebnisse der ART liefert, in der Quantenwelt die Ergebnisse der Quantenmechanik. Dies wäre eine Theorie der Quantengravitation und ihr Kopplungsteilchen wäre das Graviton.
Zum Higgsboson gibt es auf YouTube eine kurze sehr schöne Erklärung:
http://www.youtube.com/watch?v=9Uh5mTxRQcg&NR=1&feature=endscreen
Grüße
darf ich fragen was du damit genau meinst?