Warum behaupten Physiker immer wieder, dass Gravitonen hypothetisch (also noch nicht wirklich nachgewiesen) seien?
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KI ist dazu (wie ich auch) ganz anderer Meinung:Gravitationswellen sind Fluktuationen in der Krümmung der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und durch massive beschleunigte Objekte erzeugt werden, wie zum Beispiel durch das Verschmelzen von Neutronensternen oder schwarzen Löchern. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ist ein Experiment, das darauf ausgerichtet ist, diese Wellen zu detektieren und zu analysieren.
FRAGE: Nehmen wir an, wir haben ein durch LIGO aufgefangenes Gravitationswellensignal mittels Fouriertransformation als Summe unzerlegbarer Anregungen des gravitativen Feldes dargestellt. Wie bestimmt sich dann der Spin dieser unzerlegbaren Feldanregungen?
Die KI glm-4-plus antwortete mir:
Die unzerlegbaren Anregungen des gravitativen Feldes, die durch LIGO detektiert werden, sind sogenannte Graviton-Zustände. Diese Zustände können durch ihre Quantenzahlen charakterisiert werden, zu denen auch der Spin gehört. Der Spin von Gravitonen, den hypothetischen Teilchen, die Gravitationswellen vermitteln, ist 2. Dies folgt aus der Tensorstruktur des Gravitationsfeldes, das durch den Metriktensor \( g_{\mu\nu} \) beschrieben wird.
Hier ist eine detaillierte Erklärung, wie sich der Spin der unzerlegbaren Feldanregungen bestimmt:
1. Graviton als Spin-2-Teilchen:
In der Quantenfeldtheorie wird das Gravitationsfeld durch den Austausch von Gravitonen beschrieben. Diese Gravitonen sind Spin-2-Teilchen. Dies bedeutet, dass sie zwei Drehimpulsquanten besitzen.
Der Spin-2-Charakter ergibt sich aus der Tatsache, dass der Metriktensor \( g_{\mu\nu} \) ein Tensor zweiter Stufe ist, der vier Indices hat (zwei obere und zwei untere Indices). Dies führt dazu, dass das Graviton zwei Spin-Quanten trägt.
2. Fouriertransformation und Moden:
Wenn man ein Gravitationswellensignal mittels Fouriertransformation analysiert, zerlegt man das Signal in seine Frequenzkomponenten. Jede dieser Komponenten kann als eine Anregung des Gravitationsfeldes betrachtet werden.
Diese Anregungen können als Moden des Feldes beschrieben werden, die durch ihre Polarisation und Frequenz charakterisiert sind.
3. Polarisation und Spin:
Die Polarisation der Gravitationswellen ist eng mit dem Spin der Gravitonen verbunden. Gravitationswellen haben zwei unabhängige Polarisationen, die als \( h_+ \) und \( h_\times \) bezeichnet werden.
Diese beiden Polarisationen entsprechen den zwei möglichen Spin-Zuständen des Gravitons in der transversalen Ebene.
4. Quantenfeldtheoretische Beschreibung:
In der Quantenfeldtheorie wird das Gravitonfeld durch einen quantisierten Tensorfeldoperator \( h_{\mu\nu} \) beschrieben. Die verschiedenen Moden dieses Feldes entsprechen den verschiedenen Anregungen, die durch die Fouriertransformation identifiziert werden.
Jede dieser Moden trägt die Quantenzahl des Spins, die für Gravitonen immer 2 ist.
Zusammengefasst: Der Spin der unzerlegbaren Feldanregungen, die durch die Fouriertransformation eines Gravitationswellensignals identifiziert werden, ist 2. Dies folgt aus der Tensorstruktur des Gravitationsfeldes und der Natur der Gravitonen als Spin-2-Teilchen. Die Polarisationen der Gravitationswellen spiegeln die Spin-Eigenschaften dieser Teilchen wider.
2 Antworten
Das hat Dir hier alles Reggid schon erzählt und dem ist auch nach meiner Meinung eigentlich nichts hinzuzufügen. Du beharrst darauf, dass einer Fouriertransformation trotz mangelnder Beschränkung nach unten auch eine quantenfeldtheoretische Bedeutung zukommt. Gegen diesen Glauben kann man dann auch nicht weiter argumentieren.
Und dass Dir eine KI auf eine Suggestivfrage nach dem Mund redet, ist eher nicht verwunderlich.
Reggid (= https://www.gutefrage.net/diskussion/fouriertransformation-stellt-jedes-durch-zb-ligo-aufgefangene-gravitationswellensignal-dar-als-summe-abzaehlbar-vieler-harmonischer-gravitationswellen ) behauptet einfach nur, dass Fouriertransformation nichts mit Quantisierung zu tun hätte. Ich halte das für falsch, wenigstens im Modell der QFT.
Wer anderer Meinung ist erkläre mir doch bitte erst mal, wie die QFT sich Quantisierung vorstellt (bzw.diesen Begriff definiert).
hatten wir diese diskussion nicht schon mal?
nach deiner privat definition wäre IMMER absolut JEDES wellenphänomen quantisiert. es wäre nach deiner privat definition UNMÖGLICH dass es so etwas wie eine klassische wellentheorie überhaupt geben kann oder jemals gab. mit dieser definition stehst du halt alleine da.
Warum behaupten Physiker immer wieder, dass Gravitonen hypothetisch (also noch nicht wirklich nachgewiesen) seien?
was meinst warum sie das sagen? ich würde sagen es gibt mehrere möglichkeiten.
a) weil alle physiker auf diesem planeten noch nie draufgekommen sind dass man ein gravitationswellensignal Fourier-transformieren kann. gravitonen sind in wirklichkeit natürlich eh nachgewiesen, aber alle zusammen sind ausnahmslos zu blöd das zu verstehen, oder einfach nur zu faul um sich ihren Nobelpreis abzuholen.
b) weil du etwas grundlegendes falsch verstanden hast.
Keine Ahnung. Aber tatsächlich wird man doch in aller Regel nur noch das Modell vermuteter Wirklichkeit nutzen, welches uns am leistungsfähigsten erscheint (Situationen in der Schule mal ausgenommen: Dort steht heute ja z.B. immer noch Bohrs Atommodell als das oft einzig betrachtete da - man kann es halt am ehesten verstehen, und so sagt man vielen Schülern gar nicht, dass und aus welchem einfachen Grunde es falsch sein muss und nur wenige Jahre als richtig galt).
wie sieht deiner meinung nach eine nicht-quantisierte theorie aus?
Die bisher genaueste nicht quantifizierte Theorie der gravitativen Kraft ist ganz eindeutig Einsteins allgemeine Relativitätstheorie.
Das Ergebnis der Quantifizierung sämtlicher durch Bosonen gegebenen Grundkräfte der Natur aber kann (nach meinem Verständnis) stets nur beschrieben werden auf Basis der Fourier-Entwicklung der deBroglie-Welle jener Bosonen. Dass im Falle der Gravitonen deren Energie nicht beschrieben sein kann durch die einfache Formel E = h*f liegt daran, dass ihr Spin 2 (statt 1) ist.
Die Berechnung der Energie einer durch Fouriertransformation nicht mehr zerlegbaren Gravitationswelle ist ein komplexes Problem, das keine einfache Lösung hat. Verschiedene Ansätze, wie numerische Simulationen und Näherungsverfahren, können verwendet werden, um die Energie zu schätzen.
So jedenfalls sagt mir die KI, die ich befragt habe.
... nach deiner privat definition wäre IMMER absolut JEDES wellenphänomen quantisiert.
Stimmt. Aber was wäre daran denn auszusetzen?
Und: Die Antwort auf meine Frage, was QFT denn deiner Meinung nach unter "Quantisierung" versteht, bist Du mir immer noch schuldig.
Stimmt. Aber was wäre daran denn auszusetzen?
dass es falsch ist und nicht das widerspiegelt was quantisierung bedeutet
was wäre denn deiner meinung nach die große revolution der physik beginn des 20. jhds gewesen? was war denn deiner meinung nach neu an der quantenhypothese von Planck? was ist deiner meinung die bedeutung des wirkungsquantuum?
Planck ist nicht als erster draufgekommen dass man elektromagnetische wellen Fourier-transformieren kann. sondern auf etwas anderes. (und auf was, das habe ich dir schon woanders geantwortet. und das findest du auch sonst überall ohne mühe. E=h*f wäre da ein hinweis.)
glaubst du WIRKLICH dass physiker bis heute einfach nur nicht verstanden hätten dass sie gravitonen bereits nachgewiesen haben, obwohl ein einziger satz: "man kann ein signal Fourier-transformieren" bereits ausreichen würde? dass WIRKLICH das der hintergrund ist und nicht ein missverständnis auf deiner seite?
Die Formel E=h*f und ihre zentrale Bedeutung kenne ich durchaus. Ich weiß aber z.B. nicht, durch was sie ersetzt werden muss, wo es um Teilchen geht, die Spin 2 haben (allgemeiner einen Spin ungleich 1). Kannst Du mir das sagen?
Nebenbei: Wo ich von Fouriertransformation spreche, meine ich diskrete Fouriertransformation. Was also versteht man unter nicht diskreter Fouriertransformation?
Diese Aussage verstehe ich nicht. Sie ist falsch.