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THEMA: Higgsfeld und Raumzeit

Higgsfeld und Raumzeit 02 Nov 2016 08:16 #9260

Hallo Astrogemeinde

das Higgsfeld soll im ganzen Universum gleichmäßig ausgebreitet sein und der Materie seine Masse geben.
Ist das Higgsfeld dann die Raumzeit bzw. ist das Higgsfeld das aus dem die Raumzeit besteht?
Vielleicht ist die Frage auch irrelevant :)

Wäre schön, wenn die Frage zumindest per Mail beantwortet werden könnte. Ich habe diverse Dokus gesehen, aber noch nie gehört das jemand dazu etwas gesagt hätte.

Eine zweite Frage habe ich noch. Die dürfte sehr viel einfacher sein. Der Schwarzschild-radius der Sonne beträgt 3 km. Ist das dann wirklich der Radius oder der Durchmesser? Ihr sprecht eigentlich immer davon, dass die Sonne auf 3 km schrumpfen müsste, um ein schwarzes Loch zu werden.

Besten Dank vorab.

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Higgsfeld und Raumzeit 02 Nov 2016 08:49 #9263

Guten Morgen Serious 1979,
Zu1:
Das Higgsfeld ist im ganzen Universum isotrop und homogen. Es ist verantwortlich für die Energieverdichtungen, die über E = m x c2 den Elementarteilchen ihre Masse verleiht.
Das Higgsfeld folgt nicht den Eigenschaften der Raumzeit. Insbesondere krümmt es sich nicht oder verdichtet sich nicht, wenn Masse in höherer Konzentration orhanden ist. Das hätte nämlich zur Folge, dass die Elementarmassen variabel würden und in Sternen plötzlich anders funktionieren müssten. Das beobachten wir nicht.

Grüße
Thomas

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Higgsfeld und Raumzeit 03 Nov 2016 09:35 #9303

serious1979 schrieb: Ich habe diverse Dokus gesehen, aber noch nie gehört das jemand dazu etwas gesagt hätte.


Schau mal in der Tube nach "Sterne und Kosmos".

Das ist eine Reihe von Servus-TV, in der der ehemalige Astronaut Walter Vorträge in einer Uni hält. Ich habe eben noch einmal durchgestöbert, bin aber nicht über die Stelle gestolpert, wo er auf das Higgs-Feld einging.

Ist nach meinem Erkenntnisstand schon ziemlich heftiger Tobak, was er da vom Stapel lässt, aber irgendwo berichtet er mal einige Minuten, wie die ganzen Teilchen zusammen mit dem Higgs-Feld dafür Sorge tragen, dass Masse entsteht.

So wie ich es verstanden habe, ist es eine Art von Widerstand, die bewegten Teilchen entgegenwirkt, was daraufhin die Masse in Erscheinung treten lässt, aber such lieber, was er dazu sagt, ich krieg das so schön nicht ausformuliert.

Harry hat dazu in einer der Alpha-Centauri-Sendungen auch mal was vom Stapel gelassen, was es mir aber erst richtig verdeutlicht hat, nachdem ich dem lieben Ulrich gefolgt bin.
Hierfür auch nochmal vielen Dank an Harry und Ulli !!!

1
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998001

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1
______
998001

Higgsfeld und Raumzeit 03 Nov 2016 10:26 #9305

Nun, als Metapher bringt Harald gern das Beispiel Spitzenpolitiker auf einer Parteiversammlung. Aber wird bei dieser Metapher nicht das Prinzip Kraft=Gegenkraft, Aktio=Reaktio verletzt? Das Higgsfeld übt einen Widerstand aus aber die Teilchen können die Kraft nicht zurückgeben weil das Feld davon unbeeindruckt bleibt. Das passt doch irgendwie nicht -- zumindest nicht als Metapher.

Gruß
Merilix

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Higgsfeld und Raumzeit 03 Nov 2016 18:13 #9310

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derbauanfänger schrieb:

So wie ich es verstanden habe, ist es eine Art von Widerstand, die bewegten Teilchen entgegenwirkt, was daraufhin die Masse in Erscheinung treten lässt

Richtig ist, dass das Higgsfeld nur auf gewisse Teilchen einen Widerstand ausübt, wenn sie eine Beschleunigung erfahren. Das interpretieren wir als Trägheit der Masse.
Was ich noch nirgends in Erfahrung bringen konnte, ist der Mechanimus dahinter. In dem Zusammenhang habe ich noch nie von einer Kopplungskonstanten oder einem Austauschteilchen gehört, wie z.B. Photon oder Gluon bei anderen Naturkräften. Das Higgs-Boson ist es auch nicht, wie ich mal meinte. Das entsteht durch Selbstwechselwirkung des Higgs-Feldes, da man der Theorie nach jedem skalaren Feld eben so ein Boson zuordnen kann. Und das wurde ja angeblich 2012 nachgewiesen. Trotzdem, mir ist das Higgsfeld suspekt.
Außerdem sind träge und schwere Masse äquivalent. Die Schwere der Masse ist aber durch die Gravitation bedingt, hat - wenn ich da nicht ganz daneben liege - nichts mit dem Higgsfeld zutun. Wie kommt es da zu einer Äquivalenz? Weiß da von euch einer mehr? Ich glaube, diese Fragen schon mal gestellt zu haben, bekam aber bisher keine Antwort.

Und Schwarzschildradius meint nach meinem Verständnis wie der Name schon sagt den Radius. Die Sonne müsste auf einen Radius von unter 3 km schrumpfen, dann würde sie im SL verschwinden. Wir würden weiter genauso unsere Bahn um sie ziehen, würde aber etwas dunkler und kälter werden. :cheer:
Grüße Cyborg

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Letzte Änderung: von Cyborg. Begründung: Ergänzungen (Notfallmeldung) an den Administrator

Higgsfeld und Raumzeit 03 Nov 2016 19:25 #9311

Cyborg schrieb: Außerdem sind träge und schwere Masse äquivalent. Die Schwere der Masse ist aber durch die Gravitation bedingt, hat - wenn ich da nicht ganz daneben liege - nichts mit dem Higgsfeld zutun. Wie kommt es da zu einer Äquivalenz? Weiß da von euch einer mehr?


Sehr gute Frage. Das Higgs Feld ist Teil des Standardmodells, die ART nicht.

Das Higgs Feld wurde ursprünglich postuliert, um das ansonsten sehr erfolgreiche Standardmodell zu retten (funktioniert nur für masselose Teilchen). Jetzt am CERN hat man das Higgs Boson gefunden und dieses Feld damit bestätigt.

Auf der anderen Seite beschreibt die ART ebenfalls sehr erfolgreich die Gravitation und beinhaltet das Äquivalenzprinzip zwischen schwerer und träger Masse.

Meines Wissens gibt es keine wirkliche Vereinigung beider Theorien. Wenn ich mich nicht irre, würde die erfolgreiche Beantwortung Deiner Frage einen Nobelpreis zur Folge haben.

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Higgsfeld und Raumzeit 03 Nov 2016 20:12 #9317

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Cyborg schrieb: Trotzdem, mir ist das Higgsfeld suspekt.
Außerdem sind träge und schwere Masse äquivalent. Die Schwere der Masse ist aber durch die Gravitation bedingt, hat - wenn ich da nicht ganz daneben liege - nichts mit dem Higgsfeld zutun. Wie kommt es da zu einer Äquivalenz? Weiß da von euch einer mehr? Ich glaube, diese Fragen schon mal gestellt zu haben, bekam aber bisher keine Antwort.


ClausS schrieb: Auf der anderen Seite beschreibt die ART ebenfalls sehr erfolgreich die Gravitation und beinhaltet das Äquivalenzprinzip zwischen schwerer und träger Masse.
Meines Wissens gibt es keine wirkliche Vereinigung beiderTheorien. Wenn ich mich nicht irre, würde die erfolgreiche Beantwortung Deiner Frage einen Nobelpreis zur Folge haben.


Mit dem Higgs-feld wird nur die träge Masse von Teilchen des Standardmodells erklärt.
Die Higgs-Theorie erklärt nicht:

  1. warum die Teilchen des Standardmodells so unterschiedliche Massen haben.
  2. die Masse des Higgs-Teilchen selbst ( dazu braucht man wieder Supersymmetrie, für die bislang jeder experimentelle Nachweis fehlt ).
  3. die träge Masse von potentiellen Nichtstandardmodellteilchen ( dunkle Materie, falls es sie denn gibt ).
  4. die Äquivalenz von schwerer und träger Masse, die die Grundlage der ART bildet.

Gruß,
Lulu
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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 11:09 #9324

Cyborg schrieb: derbauanfänger schrieb:

So wie ich es verstanden habe, ist es eine Art von Widerstand, die bewegten Teilchen entgegenwirkt, was daraufhin die Masse in Erscheinung treten lässt

Und Schwarzschildradius meint nach meinem Verständnis wie der Name schon sagt den Radius. Die Sonne müsste auf einen Radius von unter 3 km schrumpfen, dann würde sie im SL verschwinden. Wir würden weiter genauso unsere Bahn um sie ziehen, würde aber etwas dunkler und kälter werden. :cheer:
Grüße Cyborg


Deshalb wundere ich mich auch immer, wenn Harald über den Schwarzschildradius spricht. Er sagt immer, dass die Sonne bis auf 3 km und die Erde auf 9mm schrumpfen müssten. Jeder der das hört, würde doch dann vom Durchmesser ausgehen. Wenn der Schwarzschildradius als Ergebnis der Formel auch wirklich den Radius angibt, würde es in vortragen doch mehr Sinn machen, zu sagen, dass die Sonne auf 6 km schrumpfen würde. Deshalb denke ich, dass es sich bei den 3 km eher um den Durchmesser handelt. Oder verwechselt Harald den Durchmesser und den Radius? :) Er gibt die absolute Temperatur auch gerne mit Grad Kelvin an, obwohl die doch nur in Kelvin angegeben wird :-D

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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 11:12 #9325

@ Thomas:

Danke und das beantwortet meine Frage zum Zusammenhang des Higgsfeldes und der Raumzeit. Meine physikalischen Kenntnisse lassen allerdings das einfache Verstehen deiner Antwort nicht zu :)

Dokus, die das Thema Higgsfeld beinhalten habe ich schon gesehen, allerdings habe ich eben noch nie etwas zum Zusammenhang des omnipräsenten Feld mit der Raumzeit gehört.

Es ist schon das eigenartigste was es gibt, dass wir zwar eine Theorie davon haben, wie etwas eine Masse erhält, uns aber noch nicht klar ist, wie unterschiedliche Massen usw. zustande kommen.
Das ist doch mehr als spannend. :)

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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 15:22 #9326

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Hallo serious1979 Higgsfeld hat mit Raum Zeit nur wenig zu tun, abgesehen dessen das eine davon ist der Inhalt des anderen, und es ist immer noch ausschließlich der Elementarteilchen gewidmet, und da gibt es unterschiede und daher gibt es dann auch Masse unterschiede. Und bei der aussage von Herr Lesch ist zur entnehmen das Schwarzschildradius bei Einer Sonnenmasse diese besagten 3 Kilometer beträgt also 1Mʘ=2,95km rs, da ist eher der Umfang bei selben Masse gemeint, somit ist das schrumpfen schon gut gewählt, aber das ist ja nur meine Meinung somit irrelevant.

Gruß Chris

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 16:40 #9327

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serious1979 schrieb:

Deshalb denke ich, dass es sich bei den 3 km eher um den Durchmesser handelt. Oder verwechselt Harald den Durchmesser und den Radius?

Ich schätze mal und glaube da wohl so im 6sigma Bereich zu liegen, dass der Hr. Physik-Prof. da schon weiß, wovon er spricht. :cheer:
Da von Schwarzschildradius die Rede ist, wird er das wohl selbstredend voraussetzen und ganz automatisch mit den 3km den Radius meinen.
@Chris, du meinst aber, dass da der Umfang gemeint wäre. Das wäre mir neu, lasse mich aber gerne belehren.
Aber wie ist das eigentlich? Entsprechen 3km hier auf der Erde dann noch immer der gleichen Länge wie 3km als Radius eines geschrumpften Objekts mit der Masse der Sonne? Gemäß der SRT ist die Länge doch abhängig von der relativen Bewegung des Beobachters, d.h. die rel. Längenkontraktion kommt ins Spiel. Würde also ein imaginärer Beobachter, der in Ruhe verharrt, dann diese 3km des Schwarzschildradius als äquivalent ansehen (bzw. messen oder empfinden) zu 3km auf der Erde? Oder käme da dann auch noch die ART mit ihrer gekrümmten Raumzeit ins Spiel, die die 3km "verbiegt" oder "vergewaltigt"?

Grüße Cyborg

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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 18:11 #9328

Die Formel für den Schwarzschildradius ist
\[r_s =\frac{2 G M}{c^2}\]
Das ergibt für die Sonne zum nachrechnen:
\[\begin{matrix} M_\odot &=&1,989\cdot 10^{30} \mathrm{kg}\\ G &=& 6{,}674\;08\; \cdot 10^{-11} \mathrm{\frac{m^3}{kg \cdot s^2}}\\ c &=& ‎299.792.458 \mathrm{\frac{m}{s}}\\ \\ r_{s\odot}&=& 2954,02918\ \mathrm{m} \end{matrix}\]

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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 20:27 #9329

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Bitte bei diesem Radius die [2] Definition anwenden:
de.wiktionary.org/wiki/Radius

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Higgsfeld und Raumzeit 04 Nov 2016 23:01 #9332

Cyborg schrieb: Entsprechen 3km hier auf der Erde dann noch immer der gleichen Länge wie 3km als Radius eines geschrumpften Objekts mit der Masse der Sonne? Gemäß der SRT ist die Länge doch abhängig von der relativen Bewegung des Beobachters, d.h. die rel. Längenkontraktion kommt ins Spiel. Würde also ein imaginärer Beobachter, der in Ruhe verharrt, dann diese 3km des Schwarzschildradius als äquivalent ansehen (bzw. messen oder empfinden) zu 3km auf der Erde? Oder käme da dann auch noch die ART mit ihrer gekrümmten Raumzeit ins Spiel, die die 3km "verbiegt" oder "vergewaltigt"?

Die spezielle Relativitätstheorie erklärt ja nur die Relationen von bewegten Koordinatensystemen zueinander. Fliegst Du dicht an der Lichtgeschwindigkeit an der Schrumpfsonne vorbei, erscheint diese gedrückt, das hat aber nichts mit der Eigenschaft der Schrumpfsonne als schwarzes Loch zu tun. Da die SRT ein Aspekt der ART ist, habe ich das so verstanden, dass solche Dinge wie Längenkontraktion in der Nähe des schwarzen Loches stattfinden, aber auch hier wieder, sehr nah, also räumlich nah analog zu nah an der Lichtgeschwindigkeit. Wenn Du so nah bist, hast Du schon ganz andere Probleme.

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

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Higgsfeld und Raumzeit 05 Nov 2016 10:43 #9349

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derwestermann schrieb:

Da die SRT ein Aspekt der ART ist, habe ich das so verstanden, dass solche Dinge wie Längenkontraktion in der Nähe des schwarzen Loches stattfinden, aber auch hier wieder, sehr nah, also räumlich nah analog zu nah an der Lichtgeschwindigkeit.

Nun, da bin ich nicht schlauer als zuvor. Was ist nun nah, sehr nah oder zu nah? Ein Unterschied wie bisserl schwanger und schwanger . :cheer:
Ich versuch jetzt mal einfach wie ein Kind zu fragen: Können wir mit unserem gewohnten Zollstock und seiner Einheit (im Grunde das x-fache einer Plancklänge) noch frisch und munter den Schwarzschildradius ausmessen und sagen: Jawohl, der Zollstock von 2m Länge hat genau 1500 Mal in den Schwarzschildradius unserer Sonne hineingepasst? Je mehr ich mir das überlege, umso weniger glaube ich zu verstehen, wie das genau gemeint ist mit so einer Angabe bezgl. des Schwarzschildradius. Aber wahrscheinlich denke ich da jetzt zu kompliziert und 1 Meter ist einfach überall 1 Meter, oder doch nicht?

Bei der Gelegenheit: Karl Schwarzschild hatte einen Sohn: Martin Schwarzschild

Hauptarbeitsgebiet Martin Schwarzschilds war die Sternentwicklung, deren theoretische Modellierung seit den 1950er Jahren mit der Entwicklung der Computertechnik große Fortschritte machte. Beginnend mit einem ersten Modell des Aufbaus der Sonne aus dem Jahre 1946 erschloss er Aufbau und Entwicklung von Sternen in immer weiteren Bereichen des Hertzsprung-Russell-Diagramms.

Vielleicht interessiert es ja jemand. Ich finde es immer schön, wenn ab und an auch mal Wissenschaftler erwähnt und gewürdigt werden, die nicht jeder kennt, weil sie nur in der zweiten Reihe stehen, aber doch auch Bedeutendes geleistet haben.

Grüße Cyborg

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Higgsfeld und Raumzeit 05 Nov 2016 12:18 #9351

Den Radius kannst du nicht direkt ausmessen. Was du messen kannst ist der Umfang und diesen in einen Radius umrechnen. Tatsächlich gilt aber \(U=2\pi r \) dort vor Ort nicht mehr. Der so berechnete Radius ist also nur für einen entfernten Beobachter sinnvoll.

Merilix

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Higgsfeld und Raumzeit 05 Nov 2016 17:20 #9355

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Merilix,
was muss ich mir dann unter diesen 3KM vorstellen, die du berechnet hast? Gilt das nun nur für einen entfernten Beobachter u. ist es zumindest dann für den ein Radius?

Grüße Cyborg

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Higgsfeld und Raumzeit 05 Nov 2016 22:36 #9360

Die Krümmung des Raumes sagt den Körpern, wie sie sich zu bewegen haben, und die Körper sagen dem Raum, wie er sich zu krümmen hat

so soll es Einstein selbst einmal ausgedrückt haben. (Aus: "Nehmen wir an die Kuh ist eine Kugel" von Lawrence M. Krauss, dtv)
Vielleicht bringt dieser Artikel etwas Licht ins schwarze Loch:
www.wissenschaft-online.de/astrowissen/astro_sl.html

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