Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?

Clauss schrieb:

Ein Teilchen, das eine Energie hat, das die Higgs-Temperatur überschreitet, verliert seine Ruhemasse und bewegt sich dann folglich mit Lichtgeschwindigkeit?

 

Nein. Es geht ja um die Temperatur, der das Higgsfeld ausgesetzt ist, und nicht um die "Temperatur" eines Teilchens.

Die sogenannte "Temperatur" eines einzelnen Teilchens ist rein fiktiv aus der Relativgeschwindigkeit bzw Frequenz gegenüber einem Schwerpunktsystem berechnet
T = E/kB
Die Temperatur des Photonenplasma ist hingegen die Temperatur des Ensembles gemäß der Schwarzkörperstrahlung des Planckprofils.

Für den (Wegfall des) Higgsmechanismus muss also die nötige Temperatur des thermischen Gleichgewichts herrschen, mit dem auch eine entsprechende Dichte und Druck verbunden sind.

Heizt man Materie auf, dann entsteht unmittelbar thermische Strahlung. Diese ist der maßgebliche Wert der nötigen Temperatur, wenn der Zustand beobachtet werden soll und nicht nur Ereignisse, die unterhalb der Messmöglichkeiten sind. Am LHC kann man mangels des nötigen Drucks (Photonenplasma) nur die Folgen dieser punktuellen Zustände bei Zusammenstößen  beobachten, also zB Kaskaden, die aus kurzfristig einzeln separierten Quarks entstehen, nachdem das Confinement in der Kollision verschwunden ist.
Hinsichtlich des Higgs Mechanismus steht man da noch am Anfang der Beobachtungen. Wie sollte man denn nachweisen, dass ein Elektron kurzfristig die Ruhemasse verloren hat, es bewegt sich bei diesen benötigten Energien dann im Detektor sowieso immer mit β≈1.
 

Habe gerade ein neues Video zur Dimensionalen Physik hochgeladen. Dort ist ""meiner Meinung nach" das hier besprochene Problem gelöst.
QM aus der ART heraus

Cossy schrieb in Kommentar #4651:

"Problem gelöst. QM aus der ART heraus"

...also, zurück zum  Eingangspost dieses Diskussionsfadens und Prof. Freeman Dyson?

Prof. Dyson: "Leave the gravitational theory of Einstein as part of the classical world and don't try to drag it into Quantum mechanics."

 

Rainer Raisch schrieb in Kommentar #4639:

"Für den (Wegfall des) Higgsmechanismus muss also die nötige Temperatur des thermischen Gleichgewichts herrschen, mit dem auch eine entsprechende Dichte und Druck verbunden sind."

Ja richtig, Rainer.

Zur Frage, wann genau das Higgs-Feld nach dem Symmetriebruch kurz nach dem Urknall aktiv wurde und den Elementarteilchen ihre Ruhemasse verliehen hat, sagt Josef Gaßner im Lehrvideo „Higgsfeld, Higgsteilchen und der LHC“ (ab 27 min 20 sec)  hier anklicken

Josef Gaßner:
„Dann nämlich, wenn das Higgs-Feld seinen Dienst antritt. Und diese Geschichte, die war nicht neu. Man kannte die Curie-Temperatur, das heißt, man wusste, dass es z.B. Magnetismus gibt und oberhalb einer bestimmten Temperatur, wenn man also so einen Magneten immer weiter erhitzt dann ist irgendwann die magnetische Wirkung weg und wenn der Magnet abkühlt, unter diese kritische Temperatur, dann ist Magnetismus wieder da.
Aaaaahhh, so ähnlich soll das funktionieren. Wir haben also oberhalb ganz nah am Urknall eine Temperatur, da ist die Welt symmetrisch, und wenn wir eine bestimmte Temperatur unterschreiten, die ist so typischerweise 0,0000000001 Sekunden nach dem Urknall [als sich das Universum schlagartig ausgedehnt und auf eine Temperatur von 10^32 K auf 10^15 K abgekühlt hatte], also mächtig nah dran am Urknall, dann sieht man dieser Welt diese Symmetrie nicht mehr an, so würde ich es mal formulieren. Die Symmetrie ist aber noch angelegt, wenn ich nämlich diese Temperatur [mit entsprechender Dichte und Druck] wieder erreichen könnte, dann wäre wieder die Welt symmetrisch und unterhalb [dieser Temperatur] würde wieder diese Veränderung eintreten. Das nennt man einen spontanen Symmetriebruch [des Higgsfeldes]."

*Fussnote: Von diesen allerersten Phasen gibt es keine gesicherten Informationen, da die entsprechenden Energien experimentell nicht erzeugt werden können. Daher haben alle diese Anfangsmodelle nicht den Erkenntnisgrad der "bekannten" Physik.
 

UN73 schrieb:

*Fussnote: Von diesen allerersten Phasen gibt es keine gesicherten Informationen, da die entsprechenden Energien experimentell nicht erzeugt werden können. Daher haben alle diese Anfangsmodelle nicht den Erkenntnisgrad der "bekannten" Physik.

Dieses Regime wird am LHC schon übertroffen, nur eben lediglich punktuell statt kontinuierlich
E = ²sMan·c = 14 TeV = 8e+16 K/kB > 10^15 K/kB Schwerpunktsenergie mit Mandelstamgröße

Nur so konnte das Higgs gefunden werden bzw dessen Zerfallsspuren.

Die Dichte ρ=T⁴σa/c² bzw n = 4T³σb/(kB·c₂) entspricht ja (auch) einem Teilchenabstand (freie Weglänge) λ°=1/³n sowie Bewegung vT= ²(kB·T/m) . Nur wenn die Stoßzeit τT=λ°/vT kleiner ist als die Zerfallszeit τZ=ℏ/ΓZ, kann man von einer Teilchendichte der entsprechenden Sorte sprechen, hier des Higgs.
ΓZ = ℏ·v·n·σA Zerfallsbreite mit Wirkungsquerschnitt σA

Ich hatte zur Higgs-Feld Energiedichte (ursprüngliche Energiedichte des Higgs-Feldes vor dem Symmetriebruch basierend auf der oben in Kommentar #4395  geposteten Berechnung von Physics Stack Exchange vs. heute) PD Dr. Martin Bäker angeschrieben sowie den theoretischen Physiker Prof. Matt Strassler.

Beide haben dankenswerterweise prompt zurückgeschrieben und hatten ähnliche Ansichten.

Die Quintessenz ist wohl, dass es einfach nicht möglich ist, die Frage zu beantworten, welche Energiedichte das Higgs-Feld heute hat.

Falls jemand Interesse hat (insbesondere welche Schwierigkeiten sich ergeben, wenn man versucht, die heutige Energiedichte des Higgs-Feldes zu berechnen), kann ich gerne die relativ ausführliche Rückantwort des theoretischen Physikers Prof. Matt Strassler hier im Original posten.

Ansonsten hat Prof. Matt Strassler auch gerade hochaktuell am 03. August 2024 ein Interview gegeben, in welchem er über Teilchenphysik, Wellen, Wellenteilchen, Felder, Energie und Masse spricht sowie besonders interessant auch über das Higgs-Feld und den Higgs-Mechanismus (ab 1:12:43)  hier anklicken

Anbei das gesamte Interview vom 03. August 2024...

Teilchenphysik, Wellen & Higgs-Feld | Prof. Matt Strassler

UN73 schrieb:

Beide haben dankenswerterweise prompt zurückgeschrieben und hatten ähnliche Ansichten.


 

Im Video sagt Strassler, dass die Teilchen keine Masse haben, wenn das Higgsferld die Energiedichte Null hat.
Bisher sind wir davon ausgegangen, dass der VEV vH die Energiedichte auf dem hohen Potential (Hutkappe) beschreibt, bei dem die anderen Teilchen keine Masse haben.

Was ich gar nicht verstehe ist, wie ein geladenes Teilchen zB Elektron aber auch alle Quarks ohne Masse eine Ladung haben kann. Jede Ladung setzt eine Selbstenergie zwingend voraus, die vom Radius der Ladungsverteilung abhängt. Bei Masse null müsste dieser Radius → ∞ gehen, die Ladung wäre also lokal verschwunden.

Im Video sagt Strassler, dass das einzige Feld die Gravitation ist, die wir (als Raumzeitkrümmung) deuten können. Ich dachte zuerst, er spricht vom Photon, denn von diesem wissen wird, dass es das A-Feld aus B- und E-Feld ist, bzw genau genommen deren Potentialfelder
Aμ = {Φe/c; A¹}

Interessant wäre noch, wie es eingeschätzt wird, allen Quarks ein gemeinsames Feld (CKM-Matrix) zuzuordnen. Bei den Neutrinooszillationen (PMNS-Matrix) scheint dies ja auf ein gemeinsames Feld hinzudeuten. Auch Photon, Z und W werden als Produkte gemeinsamer Erzeuger (GWS-Matrix) betrachtet.

Weiterhin wäre interessant, wieso nicht GW als Nachweis für das Graviton ausreichen.

Rainer Raisch schrieb:

Weiterhin wäre interessant, wieso nicht GW als Nachweis für das Graviton ausreichen.

Warum sollten Gravitationswellen ein Indiz für Gravitonen sein? Die hatte ja Einstein vorhergesagt - und dies ohne Gravitonen.

Gute Frage Clauss..

Clauss:
"Warum sollten Gravitationswellen ein Indiz für Gravitonen sein? Die hatte ja Einstein vorhergesagt - und dies ohne Gravitonen".

Weise ich kurz darauf hin, dass Einstein selbst mit einem Gravitationsäther liebäugelte:
"Zusammenfassend können wir sagen: Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Raum mit physikalischen Qualitäten ausgestattet; es existiert also in diesem Sinne ein Äther. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Raum ohne Äther undenkbar."

Diese "physikalischen Qualitäten" werden von Albert wie folgt spezifiziert::
"Dieser Äther darf aber nicht mit der für ponderable Medien charakteristischen Eigenschaft ausgestattet gedacht werden, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen; der Bewegungsbegriff darf auf ihn nicht angewendet werden."
Einstein Leiden 1920 

Insofern gehe ich davon aus, dass Einstein nicht a priori auf eine absolut substanzlose RZ-Krümmung bestand,
M.M. ist Einsteins G-Äther Postulat, eher Gegenteiliges zu entnehmen...

Z..

Z.. schrieb:

nicht a priori auf eine absolut substanzlose

Dann verstehst Du nicht, was er gesagt hat:

aber nicht mit der für ponderable Medien

Clauss schrieb:

Warum sollten Gravitationswellen ein Indiz für Gravitonen sein? Die hatte ja Einstein vorhergesagt - und dies ohne Gravitonen.

Das Eine schließt ja nicht das Andere aus. Maxwell hat em. Wellen vorhergesagt.

Virtuelle Gravitonen sind die Erklärung der QM für die Raumzeitkrümmung. Wenn es GW gibt, ist das ein indiz für die Richtigkeit, nämlich reelle Gravitonen.

Rainer schrieb.......

Soso ich verstehe nicht 

Mit ponderable Materie, aus dem französichen, ist zunächst nichts anderes als "Gewicht" zu meinen. 
Die weiterhin wissenschaftlich geprägte Begriffsdefinition ist: Materie die eine messbare Masse hat.
In der Hauptsache unterliegt der "alte Äther" dem, was mit ponderabler Materie bezeichnet werden kann und exakt dem was Einstein somit auszuschließen gedachte.

Ich kann mich nicht erinnern, das Gravitonen direkt messbar wären, oder eine Masse hätten...oder irgendwelche Eigenschaften aufweisen sollten, die mit dem Begriff ponderabler Materie zu definieren wären.

Weiterführend ein kleiner Hinweis vom MPG:
"Die Allgemeine Relativitätstheorie hingegen postuliert ein hypothetisches Teilchen mit Spinzahl 2, das die Gravitationskraft vermittelt: das Graviton. Dieses ist per Definition masselos, und seine Beschreibung durch die Allgemeine Relativitätstheorie ist inzwischen sehr gründlich untersucht".


Z.



 

Z.. schrieb:

Ich kann mich nicht erinnern, das Gravitonen direkt messbar wären, oder eine Masse hätten

Wie kommst du dann auf diese Idee:

Z.. schrieb:

nicht a priori auf eine absolut substanzlose

wiki:
In der Umgangssprache und in den Naturwissenschaften wird Substanz auch für grundlegende chemische Stoffe verwendet, in der Chemie für feste Stoffe.

Zugegeben kann der Begriff "nicht absolut substanzlos" falsche Vorstellungen erzeugen, insofern er messbares meinen würde.

Das war aber nicht der Fall, wie man meinen Post spielend entnehmen kann.

Der Begriff sollte den Vergleich zw. einer absolut substanzlos zu denkenden RZ-Krümmung  (Clauss) und einem aus Gravitonen-Quanten bestehendem  Netzwerk herstellen. Das ist natürlich ein bisschen zuhoch für dich.

Ich werde im Falle deiner Anwesenheit, zukünftig auch gerne flacher argumentieren, versprochen.

Z.

 

Apropos "flach":
"Das Eine schließt ja nicht das Andere aus. Maxwell hat em. Wellen vorhergesagt.

Virtuelle Gravitonen sind die Erklärung der QM für die Raumzeitkrümmung. Wenn es GW gibt, ist das ein indiz für die Richtigkeit, nämlich reelle Gravitonen."

Ist obiges etwa schon alles, was da noch kommt, um deine unterschwellige Behauptung....

Weiterhin wäre interessant, wieso nicht GW als Nachweis für das Graviton ausreichen.

anhand G-Wellen Gravitonen nachweisen zu wollen zu fundieren!?

Doch ein wenig mehr erwartet habend...
Z.

Z.. schrieb:

Das war aber nicht der Fall, wie man meinen Post spielend entnehmen kann.

Was soll diese Begriffsverwirrung? Dein Post hat lediglich das Wort "Substanz" in die Runde geworfen.

Z.. schrieb:

Weiterführend ein kleiner Hinweis vom MPG:
"Die Allgemeine Relativitätstheorie hingegen postuliert ein hypothetisches Teilchen mit Spinzahl 2, das die Gravitationskraft vermittelt: das Graviton. Dieses ist per Definition masselos, und seine Beschreibung durch die Allgemeine Relativitätstheorie ist inzwischen sehr gründlich untersucht".
 

Die ART postuliert überhaupt keine Teilchen. Was hast Du denn da ausgegraben....


 Autoren
Schmidt-May, Angnis
Korrespondierende Autorin Dr. Angnis Schmidt-May
Das Forschungsfeld meiner Arbeitsgruppe ist die Bimetric Theory....
Zusammenfassung
Bisher lässt sich die Gravitation (Schwerkraft) kaum in gängige Theorien der Teilchenphysik eingliedern. Physikerinnen und Physiker arbeiten daher an neuen Wegen, mit denen sich diese fundamentale Naturkraft mit anderen Modellen in Einklang gebracht werden kann.

Die Bimetric gravity hat recht wenig mit der ART zu tun, sondern eher mit MOND und Stringtheorie.

en.wikipedia.org/wiki/Bimetric_gravity

 

Du scheinst überrascht, dass Dr.Schmidt-May, Angnis obiges formuliert.
Um das zu verstehen musst du natürlich folgendes beachten:

In der ART wird die Gravitation als Krümmung der Raumzeit durch einen einzigen metrischen Tensor beschrieben. Die Bimetric Theory,  hingegen führt einen zusätzlichen metrischen Tensor ein, was bedeutet, dass es zwei Gravitationsfelder gibt, die miteinander interagieren können. Ein wesentlicher Aspekt der Bimetric Theory ist die Einführung eines massiven Spin-2-Teilchens, das zusätzlich zu dem masselosen Graviton der ART existiert.

Diese Theorie, insbesondere die von Hassan und Rosen entwickelte geistfreie Version, ist darauf ausgelegt, konsistent zu sein und Probleme wie das Auftreten von Geisterinstabilitäten zu vermeiden. Die Bimetric Theory bietet die Möglichkeit, einige der offenen Fragen der Kosmologie zu adressieren, wie etwa die kosmische Beschleunigung, ohne auf dunkle Energie zurückgreifen zu müssen. Sie kann auch als ein theoretischer Rahmen dienen, um alternative Modelle der Gravitation zu entwickeln, die mit den Beobachtungen übereinstimmen.

Wenn Frau  Angins formuliert, das sich ein Spin 2 Teilchen (ergo so etwas wie eine Graviton) aus den Vorgaben der ART ergibt, ist es nicht deswegen falsch nur weil du dich noch nicht damit beschäftigt hast.

Allgemeine Lektüre wie Frau Dr. zu verstehen.:
"Graviton, ein hypothetisches masseloses Elementarteilchen mit Spin 2, das die Schwerkraft übertragen soll. Ausgangspunkt für die mathematische Beschreibung ist die lineare Näherung in der Allgemeinen Relativitätstheorie"

www.spektrum.de/lexikon/physik/graviton/6108

Zudem, ist meine Formulierung eines "nicht a prori substanzlosen... etwas" doch garnicht so schwer einzuordnen, zumindest Im Kontext zu Einsteins G-Äther und wenn man sich zuvor tiefergehend mit dem Thema Graviton beschäftigt hätte.

E-Zitat:
"Insofern gehe ich davon aus, dass Einstein nicht a priori auf eine absolut substanzlose RZ-Krümmung bestand"

Nehme man an, die eventuelle Masse eines Gravitons sei so gering, dass diese niemals messbar und somit dergleichen nicht aus in der Zeit verfolgbaren Teilen besteht.

Z.



 

Z.. schrieb:

Wenn Frau  Angins formuliert, das sich ein Spin 2 Teilchen (ergo so etwas wie eine Graviton) aus den Vorgaben der ART ergibt, ist es nicht deswegen falsch nur weil du dich noch nicht damit beschäftigt hast.

Es ist aber auch nicht deswegen richtig, nur weil du eine alternative Theorie ohne Quellenangabe zitierst, von der kaum jemand jemals gehört hat. Mir kam das auch sofort ganz unerhört vor, dass die ART angeblich ein Spin-2-Graviton voraussagt. Ist die Frage der Vereinigung von ART und QM damit etwa gelöst? Und was das mit einem Äther zu tun haben soll erschießt sich mir auch nicht.

Gerne auch mit Quellenangabe, die ich leider vergessen anzubringen.
www.mpg.de/12639639/mpp_jb_2018

Gerne auch zur Person
"Angnis Schmidt-May leitet neue Forschungsgruppe 09.11.2017
Das Max-Planck-Institut für Physik (MPP) verstärkt seine theoretische Abteilung: Unter der Leitung von Angnis Schmidt May befasst sich die Gruppe „Gravitationstheorie: Massive Spin 2-Felder“ mit der Gravitationskraft und ihrer theoretischen Beschreibung. Zudem unterrichtet die Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Mathematische Physik und Stringtheorie an der LMU München."  www.mpp.mpg.de/aktuelles/meldungen/angni...eue-forschungsgruppe

Zu deinem vollkommen unerheblichen Zusatzgebrüll:
"von der kaum jemand jemals gehört hat."
"Ist die Frage der Vereinigung von ART und QM damit etwa gelöst?"
"Und was das mit einem Äther zu tun haben soll erschießt sich mir auch nicht."

Ich und Einstein sprachen von Gravitationsäther, der Rest des Gebrülls ist keiner Beachtung wert, da mM. nur von übertrieben egozentrierter Natur.

Max-Planck-Institut für Physik, sagt dir aber was.... 

Z..

Z.. schrieb:

Ich und Einstein sprachen von Gravitationsäther

Wovon Du sprichst, ist wie immer unklar, und wovon Du sprechen willst, bleibt unklar.
Einstein sprach jedenfalls von einem substanzlosen "Äther", womit er offensichtlich allein die Metrik meinte, die man mit dem Potentialfeld vergleichen kann.

Die Bimetric gravity ist jedenfalls eine alternative Theoriengruppe, die sich in MOND und Stringtheorie aufgeteilt hat. Das hat überhaupt nichts mit ART zu tun, auch wenn diese teilweise versuchen, die ART zu erfüllen bzw zu ergänzen und mit der QFT zu vereinigen.

Die Darstellung, aus der ART ergäben sich Elementarteilchen, ist einfach nur falsch. Eichbosonen ergeben sich allein aus der QFT. Einstein hat keinerlei Aussage gemacht, auf welchem Wege die Raumzeit gekrümmt wird, sondern nur das Ergebnis, wie sie gekrümmt ist.

Auch wenn heutzutage die meisten Physiker das Graviton unterstellen, gehört dieses nicht zur Standardphysik, und alle Theorien zur Bimetric gravity haben sich bisher nicht durchgesetzt bzw sind bisher gescheitert.

Erstens sprach Frau Angnis davon;
"Die Allgemeine Relativitätstheorie hingegen postuliert ein hypothetisches Teilchen mit Spinzahl 2, das die Gravitationskraft vermittelt: das Graviton. Dieses ist per Definition masselos, und seine Beschreibung durch die Allgemeine Relativitätstheorie ist inzwischen sehr gründlich untersucht".

Falls du diese Aussage für grundsätzlich falsch hälst, würde ich dir raten dies mit Ihr bzw. dem MPG zu klären.
angnissm@mppmu.mpg.de 

Ich bin mit der Lektüre des MPI, bzw. MPG, bisher stets gut beraten worden.

Zweitens zitierte ich Einstein (ua. abschliessend).....
"Dieser Äther darf aber nicht mit der für ponderable Medien charakteristischen Eigenschaft ausgestattet gedacht werden, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen; der Bewegungsbegriff darf auf ihn nicht angewendet werden."

und gab zu bedenken, dass selbst massebehaftete Gravitonen, nicht zwangsweise durch diese Einsteinsche Postulation ausgeschlossen wurden, da...
"...Eigenzitat:
Nehme man an, die eventuelle Masse eines Gravitons sei so gering, dass diese niemals messbar und somit dergleichen nicht aus in der Zeit verfolgbaren Teilen besteht."

Drittens. Warum sollte Einstein ausgerechnet auf den umstrittenen Begriff Gravitationsäther abstellen, wenn er nur das was dessen E-Metrik bereits bewerkstelligt zum Ausdruck bringen wollte? Ich denke, was zuvor mit m,M, von mir argumentiert, dass Einstein sich hier eine Hintertür aufgelassen hat. Und ich meine das nicht kritisch. Da er Mitbegründer der QM, war zu erwarten, das man versuchen würde die Gravitation der ART zu quantisieren. 

Deine überhebliche Art, mit dir zunächst nicht verständlichem umzugehen (s.zB, MPG Aussage), dies zudem aus dem Kontext zu reißen, ist nach wie vor ätzend, Herr Anwalt. 

Viertens lautet der Thread:
"Wie passen allgemeine Relativitätstheorie (ART) und Quantenmechanik (QM) zusammen?"
Da der Versuch, den Frau Angnis beschreibt und Einsteins Postulat Leiden 1920, nebst meiner vorsichtigen Interpretation des von ihm gesagten, dich schon wieder zu solch in sich selbst widersprüchlichen Aussagen treibt.....

"Das hat überhaupt nichts mit ART zu tun, auch wenn diese teilweise versuchen, die ART zu erfüllen bzw zu ergänzen und mit der QFT zu vereinigen."

...dass der Versuch die ART mit der QM zu vereinen, überhaupt nichts mit der ART zu tun hätte, stellt dann wohl die Höhe deiner Fähigkeiten dar, mit wissenschaftlich fundierten Aussagen umzugehen?

Fünftens, halte ich deine spätere, recht lapidare "Erklärung", für die von dir in den Raum gestellte Annahme, Gravitationswellen könnten zum Beweis von Gravitonen führen, zwar für nachvollziehbar, aber auch gleichzeitig absolut unzureichend... zumal nichts handfestes kam ausser deine Münchhausener Fassung:

 "Wenn es GW gibt, ist das ein indiz für die Richtigkeit, nämlich reelle Gravitonen."

Aus dem Stand gleich mehere Faktoren nenen könnend, warum deine Behauptung nicht abwegig....

Z.