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Neutrinomasse wahrscheinlich wesentlich geringer als bisher vermutet

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  • Neutrinomasse wahrscheinlich wesentlich geringer als bisher vermutet

    Neutrinos: Maximal halb so viel Masse wie gedacht?

    Ein Simulation der Materieverteilung im Universum verlegt die Obergrenze für Neutrinomassen weiter nach unten.
    "Die Wahrheit ist so schockierend, die kann man niemandem mehr zumuten." (Erwin Pelzig)

  • #2
    Meiner "Theorie" nach sind Neutrinos so was wie Elektronen, die ihre Masse und Ladung verloren haben.
    Ist es eigentlich zwingend, dass Neutrinos eine Ruhemasse ungleich Null haben ?
    Gibt es eigentlich eine schlüssige Definition von "Masse" ?

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    • #3
      Der Grund warum Neutrinos Masse haben müssten ist der, dass sie sich ineinander umwandeln können. Es gibt drei Typen von Neutrinos (+Antiteilchen): Elektron-Neutrino, Myon-Neutrino und Tauon-Neutrino. Es sind nun Prozesse beobachtet worden, bei denen sich z.B. ein Elektron-Neutrino in ein Myon-Neutrino umwandelt. Die naheliegenste Erklärung für solche Prozesse setzt voraus, dass die Neutrinos eine endliche Ruhemasse besitzen.
      Der Kleingeist hält Ordnung
      Das Genie überblickt das Chaos

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      • #4
        Zitat von transportermalfunction Beitrag anzeigen
        Meiner "Theorie" nach sind Neutrinos so was wie Elektronen, die ihre Masse und Ladung verloren haben.
        mit der QFT kannst du dich nach wie vor nicht anfreunden?

        Zitat von transportermalfunction Beitrag anzeigen
        Ist es eigentlich zwingend, dass Neutrinos eine Ruhemasse ungleich Null haben ?
        theoretisch nicht, aber es gibt wohl die eperimentellen Gründe, von denen MoNoSToNe gesprochen hat.

        Zitat von transportermalfunction Beitrag anzeigen
        Gibt es eigentlich eine schlüssige Definition von "Masse" ?
        haben wir das nicht schon einmal besprochen? Speziell-relativistisch gesehen ist die Masse eines Teilchens die Länge seines Energie-Impuls-Vierervektors:

        m² = p² = p^mu p_mu = E² - (\vec p)²

        wobei c = 1. Für masselose Teilchen gilt damit immer E = |\vec p|.

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        • #5
          Zitat von transportermalfunction Beitrag anzeigen
          Meiner "Theorie" nach sind Neutrinos so was wie Elektronen, die ihre Masse und Ladung verloren haben.
          Ist es eigentlich zwingend, dass Neutrinos eine Ruhemasse ungleich Null haben ?
          Gibt es eigentlich eine schlüssige Definition von "Masse" ?
          Das einzige was Neutrinos und Elektronen gemeinsam haben, außer der Tatsache das es (nach jetzigem Wissensstand) Elementarteilchen sind, ist die Leptonenzahl. Nur Aufgrund dieser Erhaltungsgröße und aufgrund von fehlendem Impuls ist man ja darauf gekommen, dass es z.B. beim Beta-Zerfall noch ein weiteres Teilchen geben muss.

          Überall wo sich ein (W/Z)-Boson in ein Elektron umwandelt, wird gleichzeitig ein Antineutrino freigesetzt.
          Mein Profil bei Memory Alpha
          Treknology-Wiki

          Even logic must give way to physics. / Sogar die Logik muss sich der Physik beugen. -- Captain Spock, 2293

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          • #6
            Ein Teil der Diskussion im Thread "Die offenen Fragen der Physik" hätte sicher auch hier reingepasst.

            Die Definition von Masse als Länge eines Vierervektors ist wirklich nicht das, was ich meinte. Natürlich kann man mathematisch damit was anfangen, und es macht auch Sinn, eine lorentzinvariante Ruhemasse zu definieren, aber mich interessiert eigentlich mehr, was passiert, wenn Masse in Energie umgewandelt wird und umgekehrt.

            Rausgefunden habe ich jetzt auch, dass man bei Neutrinooszillationen von Eigenzuständen irgendwelcher Masse-Operatoren spricht. Aber das ist auch wieder nur Formalismus.

            Da Neutrinos ebenso wie Elektronen punktförmige Teilchen sind, Neutrinos aber im Gegensatz zu Elektronen keine Ladung haben, frage ich, welchen Zusammenhang es zwischen Masse und Ladung gibt und wie genau das mit den Higgsbosonen funktioniert.

            Springen da bei den Neutrinooszillationen irgendwelche Higgsbosonen von den Neutrinos auf und ab wie von einem fahrenden Zug?

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            • #7
              Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
              Rausgefunden habe ich jetzt auch, dass man bei Neutrinooszillationen von Eigenzuständen irgendwelcher Masse-Operatoren spricht. Aber das ist auch wieder nur Formalismus.
              ich schätze das hängt damit zusammen, dass es Neutrinooszillationen nur bei Neutrinos mit Masse geben kann, der Nachweis von Neutrinooszillationen also zugleich ein Nachweis dafür wäre, dass Neutrinos nicht masselos sind.

              Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
              Da Neutrinos ebenso wie Elektronen punktförmige Teilchen sind, Neutrinos aber im Gegensatz zu Elektronen keine Ladung haben, frage ich, welchen Zusammenhang es zwischen Masse und Ladung gibt und wie genau das mit den Higgsbosonen funktioniert.

              Springen da bei den Neutrinooszillationen irgendwelche Higgsbosonen von den Neutrinos auf und ab wie von einem fahrenden Zug?
              fragst du an, wie der Higgsmechanismus in der offiziellen Physik aussieht, oder möchtest du in Frageform deine Privattheorien erläutern?
              Falls ersteres: mit den Higgs-Bosonen funktioniert da gar nichts. Ausschlaggebend für den Higgs-Mechanismus ist das Higgs-Feld, nicht dessen Anregungen (die Higgs-Bosonen). Das Higgs-Feld hat überall im Universum einen konstanten Wert phi0. Alle Teilchen mit Masse koppeln an dieses Feld, wobei die Kopplungsstärke die Masse bestimmt. Hat ein Teilchen die Kopplungsstärke h, so ist die Masse des Teilchens m=h*phi0. Heißt: alle Teilchen sind eigentlich masselos, aber bei nichtverschwindendem Higgs-Feld erhalten die Teilchen, deren Kopplung h an das Higgs-Feld ungleich null ist, eine nichtverschwindende Masse verliehen.

              Leider weiß ich gerade nicht, ob Neutrinooszillationen implizieren, dass alle drei Neutrinoarten die gleiche Masse haben.

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              • #8
                Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                Das Higgs-Feld hat überall im Universum einen konstanten Wert phi0.
                Ist da nicht auch die Rede von mehreren (vier) Higgs-Feldern, die aus irgendeinem Grund skalar sein müssen?

                Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                Alle Teilchen mit Masse koppeln an dieses Feld, wobei die Kopplungsstärke die Masse bestimmt. Hat ein Teilchen die Kopplungsstärke h, so ist die Masse des Teilchens m=h*phi0. Heißt: alle Teilchen sind eigentlich masselos, aber bei nichtverschwindendem Higgs-Feld erhalten die Teilchen, deren Kopplung h an das Higgs-Feld ungleich null ist, eine nichtverschwindende Masse verliehen.
                Was heißt Kopplung an das Feld? Was passiert beim Koppeln?

                Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                Leider weiß ich gerade nicht, ob Neutrinooszillationen implizieren, dass alle drei Neutrinoarten die gleiche Masse haben.
                Ich glaube, beim Durchclicken habe ich Formeln gesehen, wo unterschiedliche Massen zu sehen waren. Wikipedia spricht von einem Massenunterschied der Flavours.

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                • #9
                  Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
                  Ist da nicht auch die Rede von mehreren (vier) Higgs-Feldern, die aus irgendeinem Grund skalar sein müssen?
                  es gibt konkrete Modelle, die auf dem Higgs-Mechanismus aufbauen, in denen mehrere Higgs-Felder auftreten - z.B. die elektroschwache Theorie - das Grundprinzip des Higgs-Mechanismus ist aber, dass Teilchen durch Kopplung an ein Higgs-Feld eine Masse erhalten.

                  Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
                  Was heißt Kopplung an das Feld? Was passiert beim Koppeln?
                  z.B. koppelt ein elektrisch geladenes Teilchen an das elektrische Feld, wobei die elektrische Ladung die Kopplungsstärke darstellt. Und während die Kopplung an das elektrische Feld dem Teilchen eine Beschleunigung in Feldrichtung verleiht, verleiht die Kopplung an das Higgs-Feld dem Teilchen eine Masse. Da Masse ein Skalar ist, muss entsprechend das Feld ebenfalls skalar sein, während das elektrische Feld und die Beschleunigung, die es ankoppelnden Teilchen mitgibt, vektoriell sind.

                  Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
                  Ich glaube, beim Durchclicken habe ich Formeln gesehen, wo unterschiedliche Massen zu sehen waren. Wikipedia spricht von einem Massenunterschied der Flavours.
                  Auf der Wiki-Seite ist von einem Mischungswinkel der Flavors die Rede. Das klingt so, als ob da von vorneherein unterschiedliche Neutrinoarten gemischt wären. Besonders schlau werde ich daraus allerdings auch nicht. Auf das Thema, wie sich Neutrinos unterschiedlicher Masse einfach spontan, ohne äußeren Einfluss, ineinander umwandeln können sollen, wird da auch nicht eingegangen.

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                  • #10
                    Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
                    z.B. koppelt ein elektrisch geladenes Teilchen an das elektrische Feld, wobei die elektrische Ladung die Kopplungsstärke darstellt. Und während die Kopplung an das elektrische Feld dem Teilchen eine Beschleunigung in Feldrichtung verleiht, verleiht die Kopplung an das Higgs-Feld dem Teilchen eine Masse. Da Masse ein Skalar ist, muss entsprechend das Feld ebenfalls skalar sein, während das elektrische Feld und die Beschleunigung, die es ankoppelnden Teilchen mitgibt, vektoriell sind.
                    Ich habe mal bei Wikipedia nachgelesen, was koppeln bedeutet
                    Die Kopplung zweier oder mehrerer physikalischer Systeme erfolgt durch eine Wechselwirkung. Die Begriffe Kopplung und Wechselwirkung werden daher auch gelegentlich synonym gebraucht.
                    Die Kopplung im allgemeinen (physikalischen) Sinne erfolgt zum Beispiel durch Austausch von Energie oder Impuls zwischen den beteiligten Systemen.
                    Ich glaube, das würde ich doch gerne mal etwas ausführlicher und anschaulicher haben, was da beim "Koppeln" passiert.

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                    • #11
                      Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
                      Ich habe mal bei Wikipedia nachgelesen, was koppeln bedeutet

                      Ich glaube, das würde ich doch gerne mal etwas ausführlicher und anschaulicher haben, was da beim "Koppeln" passiert.
                      Naja, besonders Anschaulich wird es wohl nicht gehen, ohne das es falsche Vorstellungen erzeugt.

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                      • #12
                        Zitat von irony aka transportermalfunction Beitrag anzeigen
                        Ich habe mal bei Wikipedia nachgelesen, was koppeln bedeutet

                        Ich glaube, das würde ich doch gerne mal etwas ausführlicher und anschaulicher haben, was da beim "Koppeln" passiert.
                        sehr viel ausführlicher, als ich es bereits erläutert habe, wird es kaum möglich sein.
                        Gehen wir zunächst von der klassischen Physik aus. Da kann z.B. ein Teilchen an ein Feld koppeln oder zwei Felder aneinander. Zur Kopplung Teilchen-Feld lässt sich nicht viel mehr sagen als ich bereits getan habe: das Teilchen hat eine Eigenschaft (z.B. eine Kraft, die auf das Teilchen wirkt), die vom Wert des Feldes (z.B. dem elektrischen Feldstärkevektor) am Aufenthaltsort des Teilchens abhängt. Umgekehrt wirkt auch das Teilchen auf das Feld, so beeinflusst es den Wert des Feldes in der Umgebung seines Aufenthaltsortes, so liefert ein elektrisch geladenes Teilchen einen1/r^2-Beitrag zum elektrischen Feld, wobei r der Abstand von der Teilchenposition ist.

                        Für die Kopplung Feld-Feld ist es nützlich, sich ein Feld so vorzustellen, dass an jedem Raumzeitpunkt ein Wert des Feldes definiert ist. Bei einem Feld, das nicht an andere Felder koppelt, wird der Wert an einem Punkt nur von den Werten des Feldes an den umgebenden Punkten beeinflusst. Koppelt das Feld dagegen an ein zweites Feld, wird der Wert auch noch von den Werten des anderen Feldes an den Nachbarpunkten beeinflusst.

                        Noch ausführlicher lässt es sich eigentlich nicht erläutern. Man könnte eine Reihe von Formeln angeben, die aber im Grunde nur in mathematisierter Form ausdrücken, was ich gerade geschildert habe. In der Quantentheorie stellt sich heraus, dass der Unterschied zwischen den Kopplungen Teilchen-Feld und Feld-Feld entfällt, da Teilchen von Feldern abgeleitet sind, so dass es letzlich immer nur die Kopplung Feld-Feld gibt.

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                        • #13
                          Lustig ist der Versuch, Neutrinos auch akustisch nachzuweisen (Spiegelartikel):
                          Während der optische Nachweis von Neutrinos schon gelungen ist, arbeiten Physiker noch daran, den akustischen zu ermöglichen. "Das wäre technisch einfacher und würde weniger Geld kosten", sagt Robert Lahmann von der Universität Erlangen. Allerdings stehe diese Methode am Anfang, und natürliche Geräusche in der See können die Messungen erschweren. Aus den theoretischen Modellen lässt sich nämlich schließen, dass Neutrinos ähnlich wie Delfine klingen.

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