A graviton kvantumja akkora lenne, mint a fotonnak. Ez azért van, mert a c és a h igazából nem a foton, hanem a világegyetem tulajdonságai. Az csak a foton tulajdonsága, hogy éppen c-vel megy és az energiája a h-szorosa a frekvenciájának. A graviton tulajdonságai ugyanezek volnának. (Más dolgokban lényegesen eltérne a fotontól, például kettes spinű míg a foton egyes spinű).
Az egész koncepció viszont tökéletesen elméleti terep, semmi jelenlegi részecskefizika (pl. amiket korábban írtam) nem tudja leírni őkelmét. Egyelőre arra sincsen semmi bizonyíték, hogy a gravitáció kvantumos volna, illetve hogy leírható volna a jelenlegi kvantummechanikával. Az összes, amink van, az annyi, hogy detektáltak gravitációs hullámokat, ezek olyanok és akkorák, amilyenek az általános relativitáselméletből kijönnek. Ez azonban nemhogy nem kvantumos elmélet, de konkrétan ellentmondásban is van a kvantummechanikával és a GR-t QM-mel összeegyeztetni nem lehet. Lehet csinálni viszont egy harmadik elméletet, aminek nagy tömegnél a GR, részecskeméretben pedig a QM volna a határesete. Ezekkel tele lehet írni könyvtárakat és kapni értük (szerintem megérdemelt) doktorikat, választ adni a kérdésedre viszont egyelőre nem tudnak.
Jelenleg a húrelmélet a legnépszerűbb elmélet és sok ígéretes produktuma van. Másrészt viszont kérdéses, hogy ez azért van így, mert tényleg ilyen a világ, vagy azért, mert erre gyúrva lesz Phd-je John Smith fizikus frissen végzett MSc-nek (kitalált név). Neki lehetne évi 150ezer dolláros induló fizetése ha részvényeket számolni menne a Morgan Stanleyhez és napi átlag 4-6 órát kellene ténylegesen is dolgoznia. De ő inkább megelégszik 60ezer dollárral és napi 12 órákat dolgozik, 4-8 éven át, kőkeményen, úgy, hogy az esélye a Phd-re kb. 20% (a 80% az, hogy kirúgják az egyetemről és elmegy a Morgan Stanleyhez a 150k-ért, ez nő kb. 250-re mire negyvenes lesz, viszont sohasem lesz belőle fizikus Phd).
Mindezeket azért csinálja, mert őt is piszkosul érdekli, hogy a QM a GR-rel hogyan tehető össze.
Na most John Smith élethelyzete, meg a standard modell fölötti elméletek jelenlegi, egymáshoz viszonyított helyzetének egymásra hatása azt valószínűsíti, hogy John Smith a húrelméletre fog gyúrni a legnagyobb valószínűséggel. Ez tehát egy szociális effektus ami független attól, hogy a világ ténylegesen milyen, és a húrelmélet sok ellenzője (szintén olyanok voltak 20 éve, mint John Smith) emiatt eléggé ideges is.
a három kvarkból álló összetett részecske hogyan tud elveszíteni egy kvarkot valamilyen bomlás során? A fene tudja.
Mottó: sötétben minden tehén fekete.
A kvarkokat jól lehet látni szórási kísérletekkel. De azt nem tudhatjuk, hogy mi van a proton hasában, amikor éppen nem gyomrozzuk. (Mit csinál a szél, amikor nem fúj?)
Hú, te itt többet tudsz a kelleténél. Ameddig lenyomozom az IP-det, addig kiegészítenélek.
Írod:
A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne.
Egyelőre nem tudni biztosan, hogy lebomolhat-e, de expertek inkább fogadnának arra, hogy le. Erre több dolog is utal (egyrészt a különböző fajta neutrinók egymásba tudnak alakulni, másrészt bizonyos görbék eléggé úgy görbülnek, hogy 10^16 GeV energia körül az erős kölcsönhatás gyaníthatólag be fog tudni lépni a gyenge és az elektromágneses mellé harmadik partnernek). De konkrét kísérleti bizonyíték, jól mondod, hogy nincsen.
Van viszont egy csomó elmélet. Ezek mindegyike rendes elmélet, konkrét mechanizmussal, ami a jelenlegi kísérleti eredményeknek nem mond ellent. Másrészt viszont kísérleti bizonyíték sincs rájuk. Azt viszont el tudom mondani, hogy az egyik legéletszerűbbnek mi a lényege: az X és Y bozonok. Ezek olyasmik, mint a W és Z bozonok a gyenge kölcsönhatásban, tehát:
tömegük böhöm nagy
nagyon rövid ideig léteznek, nehéz őket megfigyelni
a röpke kis életük követkeményei viszont nagyon is jól láthatóak
Például, amikor a müon elbomlik elektronra és két neutrinóra, az ténylegesen egy kétlépéses folyamat: először lesz belőle egy müon-neutrinó és egy Z bozon, aztán ez a Z bozon bomlik tovább elektronra és elektron-antineutrinóra. Ha ez a Z bozon nem volna, akkor a müon nem tudna bomlani, és egy stabil részecske volna. Tehát, habár a W és Z bozonok konkrét megfigyelése igen nehéz feladat, létezük következményei (pl. bármelyik radioaktív béta-bomlás) viszont már jól láthatóak.
Az X és Y bozonok olyanok, mint a W és Z, csak éppen nem egyik leptont vagy kvarkot alakítanak egy másik leptonná vagy kvarkká, hanem kvarkot is tudnak leptonná vagy viszont.
Ezek böhöm nagy részecskék, darabja olyan nehéz, mint 10^16 db proton. Emiatt rendkívül instabilak. Emiatt ha létre is jönnének, olyan gyorsan elbomlanának, hogy bármire csak annyira kis valószínűséggel volna hatásuk, hogy semmilyen kísérleti eredményt megfigyelhető mértékben eddig befolyásolni nem tudtak.
Az elméleti koncepció a következő. Van a proton, ez ugye 2db "u" és 1db "d" kvark. u+u+d.
Az Y bozon pedig háromféleképpen tud lebomlani:
- lehet belőle egy pozitron és egy anti-u kvark
- egy d kvark és egy u kvark
- vagypedig egy anti d kvark és egy anti elektron neutrinó
Ugyanezen reakciók visszafele is le tudnak játszódni, tehát például egy anti elektron neutrinó elég energikusan belecsapódva egy d-kvarkba, csinálhat egy Y bozont.
Igen régen, az ősrobbanást követő töredék másodpercekben, még olyan meleg volt, hogy volt a részecskéknek elég energiája ilyesféle reakciókhoz. Itt gyanítják annak is az okát, hogy rendes anyagból egy picit több keletkezett, mint antianyagból.
Egy példa egy protonbomlásra a következő reakció.
1. Induljunk ki egy protonból (u+u+d)
2. Kapjon egy akkora fotont, ami elég egy Y és anti-Y részecskepár keltésére. Van tehát u+u+d+Y+antiY
3. Az Y bomoljon le pozitronra és anti-u -ra. Van tehát ez: u + u + d + e+ + anti-u + anti-Y
4. Az anti-Y bomoljon le anti-d -re és anti u-ra. Van tehát ez: u + u + d + e+ + anti-u + anti-d + anti-u
5. Az összes részecske-antirészecske pár annihilláljon. Marad egy e+.
A végeredmény tehát annyi, hogy a proton kapott egy óriási nagy fotont, ami kinyírta őt és lett belőle egy pozitron.
Na most pillanatnyilag ekkora fotonok nem szaladgálnak a világegyetemben. A részecskefizika viszont úgy működik, hogy történhet benne olyan, hogy egy részecske nagyon rövid ideig létrejön a semmiből, reagál a többi részecskével, aztán eltűnik. Sőt, az egész történet még ennél is sokkal viccesebb: ami ténylegesen megtörténik, az az összes lehetséges ilyen részecske megjelenős-eltűnős folyamat összessége, annál kisebb súlyozással, minél nagyobb energiát kellett a természettől "kölcsönvenni" hozzá.
Mivel pedig az Y bozon létrehozásához irtózatos energia "kölcsönvételéhez" van szükség, ezért a kísérleti eredményeket csak nagyon kicsit befolyásolja. Másképp megfogalmazva: a proton csak őrülten kis valószínűséggel bomlik le pozitronná. Annyira kicsi valószínűséggel, hogy eddig egyet sem találtak.
1. Barionszám megmaradása. Ha van akármilyen rendszered, amiben a kiinduló állapotban volt n proton (vagy neutron), akkor bármi történik, a végeredményben is annyi lesz. Antirészecskék negatív előjellel számítanak (ezért lehetséges például olyan, hogy jó nagy gammafoton belemegy egy protonba, és lesz belőle két proton meg egy antiproton). A számok nyelvén megfogalmazva: proton, neutron (és egzotikusabb pajtásaik, pl. minden hiperonok) barionszáma 1. Ezek antirészecskéinek barionszáma -1. Egy teljes rendszer barionszámának megváltozását eddig semmilyen kísérletben nem sikerült megfigyelni. Eléggé úgy néz ki, hogy van nekik valamijük, amit se létrehozni, se megszüntetni nem lehet.
2. Leptonszám megmaradása. Itt ugyanez van, csak elektronra illetve elektron-neutrinóra. Müonra, tauonra ugyanez van, de ezek egymástól függetlenek. Tehát lényegében is három, egymástól független szabályról és három különböző leptonszámról van szó. Ezért például ha a müon elbomlik, akkor lesz belőle egy elektron, egy müon-neutrinó és egy elektron-antineutrinó.
A barionszám megmaradása az nem a semmiből van, hanem alapvetően a kvarkok megmaradásából jön ki. A leptonszám(ok) megmaradása viszont alapvető.
Ezen törvények egyikét sem a kalapból húzta elő Rodolfó, hanem milliónyi részecskefizikai reakcióban, billiónyi mérési eredmény támassza alá őket. Viszont alapvetően nem tudjuk, hogy miért van így. Azt tudjuk, hogy minden egyes reakcióban eddig így volt, és ezért lett ilyenre alakítva a Standard Modell.
---
Na most a feltételezés az, hogy nagyon nagy energiákon igazából nem a barionszám (illetve a három különböző leptopszám) marad meg, hanem ezek különbsége. Ezt sem a kalapból húzták elő, hanem onnan jön, hogy bizonyos görbék meghosszabbítva elég gyanúsan egy pontba tartanak (ha érdekel valakit, erről még írhatok többet). Az is erre utal, hogy elég erős kísérleti bizonyíték van rá, hogy a három különböző neutrinófajta átalakulhat egymásba, ami sérti (mindhárom) leptonszám-megmaradási törvényt.
Ezeknek a direkt megfigyeléséhez a mostani csúcs gyorsítóban létrehozott energiáknál is milliárdszor nagyobb kellene. Ezért nem sikerült eddig megfigyelni. Meg azért sem, mert ha ez alacsonyabb energiákoz is lehetséges volna, akkor a proton elég könnyen le tudna bomlani elektronra (vagy müonra, pionra) ahhoz, hogy meg lehessen figyelni.
Sőt, mivel konkrétan a mostani top gyorsító (LHC) egy részecskére jutó energiájának milliárdszorosának létrehozására semmi remény nincsen, igazából éppenhogy a protonbomlás megfigyelése (vagy nem megfigyelése) a legígéretesebb lehetőség arra, hogy ezekről az igen magas energiaskálákról valami információhoz jussunk. Sajnos azonban, mivel a barion leptonná bomlása igen nehéz, ezért a protonbomlás is igen nehéz ügy. Például, ha a proton 10^36 év alatt bomlik el, miközben a világegyetem meg csak kb. 10^10 éves, akkor gond van.
Szerencsére itt van némi trükközési: nézzünk akkor 10^36 db protont egy évig. Ha mákunk van, és jók a műszerek, akkor sikerülhet kimutatni 1 db bomlást. 6*10^23 db proton az ugye csak 1g, úgyhogy nem kell túl sok tonna folyékony hidrogén (vagy csak sima desztillált víz) hozzá. Ezt csinálják is.
Eddig nem találtak semmit, de...
1. Az, hogy eddig semmit sem találtak, nem jelenti azt, hogy nem is fognak. Viszont kétségkívül egy rendkívüli hátránya a koncepciónak, hogy ez csak az egyik irányba tudja eldönteni a kérdést: az, hogy pl. egy tonna vízben, egy év alatt nem volt bomlás, lehet azért is, mert a proton mégsem bomlik, meg azért is, mert igazából száz tonna vizet kellett volna nézni tíz évig.
2. Az, hogy eddig nem találtak elbomlott protont, egy alsó limitet jelent a felezési idejére. Tehát annyi információt azért csak sikerült kapnunk a természettől, hogy ha van protonbomlás, akkor ahhoz legalább X*10^15 GeV energia kell. Ez egy szűk és feltételes információ, de a semminél ez is több (segít tuningolni a standard modell fölötti elméleteket).
Azok, akik egész életükben ilyen elméleteken agyalnak, inkább fogadnának arra, hogy igen, van protonbomlás (lásd: neutrinó-oszcilláció illetve az egymásba tartó görbék). De biztosat nem tud senki.
"Ugyanakkor - azt állítják - hogy a proton (nagyon ritkán) el tud "bomlani" neutronná."
Ez valami vérlaikus félreértés.
A protonbomlást tartalmazó modellek mindegyike a protonnál KÖNNYEBB részecskékre való szétesést valószínűsíti.
A legegyszerűbb eset egy pozitronná és egy semleges pionná bomlást feltételez.
"A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne."
A pion nem lepton, hanem egy kvark-antikvark párból álló instabil részecske. Persze a kérdésed kicsit konszolidáltabb formában továbbra is feltehető: a három kvarkból álló összetett részecske hogyan tud elveszíteni egy kvarkot valamilyen bomlás során? A fene tudja. De akik kenik-vágják a GUT hipotéziseket, azok valószínűleg oldalhosszú matematikailag helyes levezetést tudnak mutatni arról, hogy hogyan tud.
„Az igazi kihívás az lenne, hoa az összes részecskét egyetlen fundamentális mezővel lehetne leírni. Egyelőre nincs rá igény.”
Ha az anyag elemi részecskéi a vákuummezőből, vagyis az anyagtalan téridőből bukkan elő, akkor megvan a fundamentum. Viszont ez a fundamentum végtelen potenciával és kiterjedtséggel rendelkezik ahhoz, hogy mérhető legyen. Ezért ha kvantumos a téridő, akkor kvantumos lesz a belőle felbukkanó anyag elemi részecskéje is. Már csak azt kellene meghatározni, hogy a részecskéknek mekkora a csatolási állandója a téridő kvantumokhoz. Vagyis mekkora egy téridő-kvantum, és abból mennyi kell egy elemi részecske létrehozásához? De ha nincs rá igény, akkor lehetetlen küldetés nélkül maradunk. :(
Arra a következtetésre jutott, hogy a hullámfüggvény összeomlásánál van valami, amit még nem értünk rendesen. Ott valahogy lokalizálódik a téridőben szétkent foton.
Ugyanakkor - azt állítják - hogy a proton (nagyon ritkán) el tud "bomlani" neutronná.
(Megbocsássom, Farkas úr, de hogyan is bírnám? Hisz kelmed áll feljebb!)
Elvileg a neutron tömege nagyobb.
Viszont az elektronokat bele lehet taposni az atommagba, így keletkeznek a neutroncsillagok.
Habár ezek létezésére csak közvetett bizonyítékok vannak.
De térjünk vissza a fúzió első lépéséhez.
(Ez nem úgy láncreakció, mint a maghasadás. Hanem egy többlépéses folyamat első - leggyengébb - láncszeme.)
A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne.
Van erre ogy olyan magyarázat, hogy az anyag fundamentális mezőkből épül fel. Minden részecskéhez tartozik egy neki megfelelő mező. Azonban az egyik mező képes gerjeszteni a másik mezőt. A fermion mezők közötti csatolás mechanizmusa még nem teljesen tisztázott. Ebben persze nagy szerepük van az axiomatikus mechanizmustagadóknak.
A fermionok és a bozon mezők közötti csatolást viszont a csatolási állandók írják le, Ámbár ezek egyáltalán nem állandók, mert az értékük az energiaszinttől függ.
Az igazi kihívás az lenne, hoa az összes részecskét egyetlen fundamentális mezővel lehetne leírni. Egyelőre nincs rá igény.
Az attól függ, hogy mit nevezünk fotonnak. Ha egy energiaképződmény, aminek a korpuszkulák közötti kölcsönhatásban van szerepe, akkor a sebességét ( C ) leszámítva, sok-sok energiaértéke és „mérete” lehet. Méret alatt a közvetítés útvonalhosszát értem. :)
"The proton–proton chain, also commonly referred to as the p-p chain, is one of two known sets of nuclear fusion reactions by which stars convert hydrogen to helium."
In the Sun, deuterium-producing events are rare. Diprotons are the much more common result of proton–proton reactions within the star, and diprotons almost immediately decay back into two protons.
„ A nagy üres semmiben is vannak belső szabadsági fokok. És a vákuum tényleges energiája nem végtelen, nem szükséges renormálni. Mert azt is szét lehet tépni, ami által virtuális részecske párok képződnek.”
Az a kérdés, hogyan definiáljuk a nagy üres semmit? Ha azt mondjuk rá, hogy anyagtalan téridő, akkor tele van szabadsági fokokkal. De minek van szabadsági foka, ha a semminek nincs energiája? A diszkrét elemekből álló, anyagtalan téridőnek van energiája, ami egy négydimenziós téridő-kvantum létezésében nyilvánul meg. Na, ennek van végtelen sok belső szabadsági foka. A diszkrét elemekből álló téridő végtelen nagy energiája, a végtelen-számú kvantum folyamatos felbukkanásával magyarázható. A renormálása azt jelentené, ha a Planck időnél és hossznál kisebb értéket is tudnák kísérletileg mérni. Ez azonban még elméleti fikció.
„(Vagy pedig a téridő kvantáltsága olyan finom léptékű, amit egyelőre nem veszünk észre.)”
A téridő-kvantumok „széttépése” számomra azt jelenti, hogy egy lokális téridő-kvantum halmaz, szinkronizáltan, vagyis egy időben bukkan fel (a végtelen potenciából). Ebben a halmazban realizálódik az, amit az anyag elemi részecskéjének nevezünk (e, p, P, E). A téridő-kvantumoktól örökölt belső szabadsági fokok az anyagban, az elemi részecskékben már specializálódnak. Ez a különböző töltésekben, a kiralitásban és a tömeg értékében mutatkozik meg. :)
Ha jobban belegondolunk, az csak egy modell, hogy a proton kvarkokból áll. (Ugyanis nem lehet belőle kiszedni.)
A proton egy bonyolult valami, aminek belső szabadsági fokai vannak. Ezeket a belső rezgéseket elnevezték kvarkoknak, de ez csak nézőpont kérdése.
Az meg egy másik dolog, hogy szórási kísérletekkel a proton hasában valami keményebb részeket lehet felfedezni. Csak arról ne feledkezzünk meg, hogy kvantum szinten minden mérés befolyásolja a vizsgált objektumot. Ilyen csomósodások akkor vannak a protonban, amikor megszórjuk és letapogatjuk. Hogy mi van benne, amikor nem tapogatjuk ki a belsejét, azt a fene sem tudja. (Ez lenne egy becsületes válasz.)
Hidrogénmagok héliummá fuzionálásához miért nem kellenek neutronok?
Ez egy nagyon mély értelmű kérdés!
Az egyszerű magyarázat az, hogy időnként a proton átalakul virtuális neutronná egy rövid időre. Szerencsére ez nagyon ritkán fordul elő, különben a Nap felrobbanna.
Nem fognak összeragadni, mert ahhoz neutronokra is szükség lenne.
De az egy túlegyszerűsített elképzelés, hogy a kinetikus energia "skaláris" tömeggé alakult - gömbszimmetrikus gravitációval.
Tegyük fel, hogy a belső szabadsági fokok elkezdenek rezegni. A proton mikrogravitációjának finomszerkezete pedig a rezgési módusoktól függ, ahogy a belsejében az energia rezegni kezd. De itt már az energia tenzor keveredik a határozatlansággal! A fekete doboz modelledet pedig a hajadra kenheted. ;)
"Baj van a nitrogénnel" - idézte Gibbs szavait Teller Ede.
Hát mi a baj azzal a nitrogénnel?
Mozoghat három irányban, foroghat két tengely körül. Ez eddig 5 szabadsági fok.
Elvileg rezeghetne is. De a nitrogén ezt az energiát nem veszi fel.
És hogy még bonyolultabb legyen, magasabb hőmérsékleten mégis felveszi. Megnyílnak további szabadsági fokok.
Teller sajnos nem részletezte, hogy ez miféle fizikai tulajdonságtól függ. Ki kell tanálnunk.
A molekulák mozgása nem kvantált, mert tetszőleges sebességgel mozoghatnak. (Vagy pedig a téridő kvantáltsága olyan finom léptékű, amit egyelőre nem veszünk észre.)
Mi a helyzet a forgással?
A molekula rezgése viszont kvantáltnak tűnik, harmonikus oszcillátor. Nézzük meg részletesebben...
Legyen két különböző molekula, azaz két különböző harmonikus oszcillátor. Az egyik már alacsonyabb hőmérsékleten is gerjeszthető, a másik viszont csak magasabb hőmérsékleten. (Persze az átmenet a gerjesztett és gerjesztetlen állapotok között a Maxwell-Botzmann eloszlást követi.) De mi a különbség a kettő között?
Feltételezhetjük, hogy az eltérő viselkedés a rúgómerevség különbözőségéből adódik?
A klasszikus rúgókból álló harmonikus oszcillátorokat bármilyen energiával (amplitudóval) lehet gerjeszteni - viszont csak egyetlen frekvencián. Ezzel szemben a hőmérsékleti sugárzás rengeteg különböző frekvenciájú komponensből áll. (Ráadásul Feynman szerint a frekvencia tetszőleges lehet, nem kvantált. Planck egységekben az energia kvantuma GeV nagyságrendű lenne.)
Nem tudunk csak úgy hipp-hopp nagyobb tömegű elektront gyártani. Ez kérem nem megy!
Az ütközés kinetikus energiáját valamilyen belső szabadsági fok veszi fel. Ha túl nagy az ütközés energiája, meghaladhatja a belső szabadsági fokokat összetartó potenciálgödör magasságát, és elszabadul a ménes.
Ugyanez lehet érvényes a vákuum polarizáció esetén is. A nagy üres semmiben is vannak belső szabadsági fokok. És a vákuum tényleges energiája nem végtelen, nem szükséges renormálni. Mert azt is szét lehet tépni, ami által virtuális részecske párok képződnek.
A matek is nehéz benne, de értelmezni még nehezebb. Mostanában igen mély dolgokon gondolkozok az elektrodinamika és a gravitációelmélet matematikai leírása és a valóság kapcsán.
Így megfogalmazva még nem hallottam, hogy "maximális öregedés", de igen: a geodetikusokhoz ilyen extrémumelv tartozik.
A másik elv zavarosnak tűnik, mert egyenpotenciál a newtoni elméletben van, gravitációs időlassulás meg az áltrelben. Mondom: tűnik. Talán kitisztázható.
Más: van olyan elv, hogy maximális öregedés elve, ha egy kavics szabadon esik, akkor két időpont között a trajektóriája olyan lesz, hogy a legtöbbet öregedje a kavics.
Meg valahol hallottam olyat, hogy a Földön a lehelyezett órák ugyanakkora sebességgel járnak az egyenlítőn és a sarkokon is, mert a Föld folyékony, és ezért a felszíne egyenpotenciálon van a végtelenhez képest (belevéve hogy az egyenlítőnél a Föld vastagabb, messzebb van a középponttól a felszín, és még mozog is 1600 km/h-val).
Ez a második állítás levezethető valahogy az elsőből?
