Olen aiemmin kirjoittanut siitä, kuinka Higgsin kenttä antaa hiukkasille massat muuttamalla tyhjää tilaa. Tavallisen aineen massan suhde Higgsin kenttään jäi kuitenkin selittämättä, joten palaan aiheeseen nyt, kun sitä sivuttiin edellisen merkinnän kommenteissa.

Tarkasti ilmaistuna Higgsin kenttä antaa massat alkeishiukkasille. Hiukkaset voidaan nimittäin jakaa kahteen kastiin: alkeishiukkasiin ja yhdistelmähiukkasiin (engl. composite particles). Alkeishiukkasilla ei ole sisärakennetta, kokoa eikä muotoa. Yhdistelmähiukkaset ovat kahden tai useamman alkeishiukkasen yhteenkietoutuneita kimppuja. Niillä on jokin ominainen koko ja niillä voi olla moninaisia muotoja.

Kun lähtee rakentamaan hiukkasfysiikan mallia, niin puolet työstä on sen listaamista, millaisia alkeishiukkasia siinä on ja loput sen määrittämistä, miten ne vuorovaikuttavat keskenään. Standardimallissa on kaksitoista ainehiukkasta, kaksitoista vuorovaikutuksia välittävää hiukkasta (yhteinen lukumäärä on sattumaa!) ja päälle vielä yksi Higgsin hiukkanen.

Mallin vertaamista havaintoihin vaikeuttaa se, miten alkeishiukkaset takertuvat toisiinsa ja muodostavat yhdistelmiä. Standardimalli on tässä suhteessa hyvin mielenkiintoinen: puolet sen ainehiukkasista, kuusi kvarkkia, muodostavat tusinoittain erilaisia yhdistelmähiukkasia, joilla on monimutkaisia suhteita keskenään. Itse asiassa kvarkkeja ei voi koskaan nähdä suoraan, ne ovat aina vangittuina kokonaisuuksiin, joissa on kaksi tai kolme kvarkkia (tai ehkä enemmänkin, joskaan suurempia yhdisteitä ei ole koskaan nähty). Tunnetuimmat kokoonpanot ovat protoni ja neutroni, joissa on kummassakin kolme kvarkkia.

Näkemämme aine koostuu atomeista, joissa on atomiydin ja sen ympärillä elektroneja, ja atomiytimet taasen rakentuvat protoneista ja neutroneista. Higgsin kenttä antaa massan elektroneilla ja kvarkeille, ja voisi kuvitella, että atomin massan saisi selville pelkällä yhteenlaskulla. Tilanne on kuitenkin kiinnostavampi. Ne kvarkit, joista protoni ja neutroni rakentuvat ovat vain hieman elektronia raskaampia, mutta sekä protoni että neutroni ovat noin kaksituhatta kertaa niin massiivisia kuin elektroni. Jos Higgsin kentän laittaisi pois päältä, elektronista tulisi massaton ja samoin kvarkeista, mutta näkyvän aineen massa muuttuisi vain muutamalla prosentilla. (Pimeä aine on sitten oma lukunsa.) Higgsin kentällä on keskeinen merkitys Standardimallissa, mutta gravitaation suhteen se on pikkutekijä.

Se, että yhdistelmähiukkasen massa voi olla enemmän kuin osiensa massojen summa valaisee massan ja energian käsitteitä. Newtonin gravitaatioteorian mukaan massat vetävät toisiaan puoleensa. Yleinen suhteellisuusteoria paljastaa, että gravitaation lähteenä toimii itse asiassa energia. Massaan liittyy energiaa maailman kuuluisimman yhtälön mukaisesti. Mutta kaikki energian muodot gravitoivat samalla tavalla: vain energian määrällä on merkitystä, ei sen laadulla. Tietty määrä liike-energiaa tai sidosenergiaa painaa yhtä paljon kuin sama määrä lepoenergiaa.

Esimerkiksi meteori vetää maapalloa puoleensa sitä enemmän mitä nopeammin se liikkuu. Kun nopeudet ovat paljon pienempiä kuin valonnopeus, liike-energia on kuitenkin mitätön verrattuna lepoenergiaan. Sidosenergian kohdalla voi olla toisin. Sen suuruus liittyy hiukkasten välisiin vuorovaikutuksiin, ja kun vuorovaikutukset ovat voimakkaita, sidosenergia on suuri. Erityisesti näin on kvarkkien kohdalla: niiden välisen värivuorovaikutuksen toinen nimikin on vahva vuorovaikutus, ja niiden sidosenergiat ovat noin tuhat kertaa massoihin liittyviä lepoenergioita suurempia.

Koska kaikki energia gravitoi yhtä paljon, emme voi vaa'alla erottaa, kuinka suuri osa hiukkaskimpun painosta on peräisin alkeishiukkasten massoista ja kuinka suuri osa tulee niiden välisistä sidosenergioista. Yhdistelmähiukkanen, jolla on levossa tietty energia, käyttäytyy samalla tavalla kuin alkeishiukkanen, jolla olisi massa, joka vastaa tuota energiaa.

Jos katsotaan tarkkaan, nähdään toki yhdistelmähiukkasen sisärakenne. Protonin kohdalla tähän päästiin vuonna 1968. Tämä saattaa herättää epäilyn siitä, että Standardimallin alkeishiukkasiksi luulemamme rakennuspalikat olisivat oikeasti yhdistelmähiukkasia, joiden rakennetta ei ole vielä havaittu. Tällaiset mallit eivät ole erityisen suosittuja, paitsi Standardimallin omalaatuisimman osan, Higgsin hiukkasen, kohdalla. Mutta kokeilla on asiassa lopullinen sana, ja niitäkin kyllä tutkitaan LHC:ssä.

Massan tarinassa on vielä yksi käänne. Klassisessa fysiikassa massalla on kaksi erilaista roolia. Massa saa aikaan gravitaation, mutta se myös kertoo, kuinka suurella voimalla kappaletta pitää työntää, jotta sen saisi liikkumaan halutulla kiihtyvyydellä. Osoittautuu, että näiden kahden asian välinen yhteys paljastuu vasta kun gravitaatio ymmärretään aika-avaruuden ominaisuutena. Tästä lisää seuraavassa merkinnässä.

Kommentit (34)

Shimo Suntila

Jos oletetaan lähes valonnopeutta liikkuva Jupiterin kaltainen planeetta, olisiko sen aiheuttama Maan tuntema vetovoima merkittävästi suurempi kuin Jupiterin vetovoima, jos etäisyys olisi sama? Tällä tuskin on merkitystä käytännössä, mutta scifistisesti ajatellen kiinnostaa.

Pyry

Kiinnostava kirjoitus! Muistelinkin niin, että yhdistelmähiukkasten sidosenergia on vastuussa suurimmasta osasta niiden massasta. Sanoit että Higgsin kenttä antaa sitten alkeishiukkasille niiden massat. Tarkentava kysymys: syntyykö alkeishiukkastenkin massa sitten nimenomaan sidosenergiasta Higgsin hiukkasten kanssa? Se nimittäin kuulostaisi analogisuudessaan loogiselta... Entäpä Higgsin bosoneiden oma massa? Antavatko ne massat toisilleen?

Cargo

Mainiota Syksy! Kristallin kirkas yleiskatsaus.
Vaikka standardimallista onkin tullut luettua monesta lähteestä, niin tämä teksti tiivisti selkeästi mielenkiintoisen osuuden. Kun alkeishiukkasten rakennetta aletaan kuitenkin joskus tutkimaan, niin mikä on herra Räsäsen villi veikkaus niiden luoteesta, jotain esoteerisiä energiapyörteitä vai mikä voisi olla totuus?

Mr. Jaettu ilo

Pysyvätkö Higgsin hiukkaset paikoillaan suhteessa toisiinsa?

Miten Higgsin kenttä eroaa eetteristä?

Jos kaiken taustalla on joitakin hiukkasia, niin voidaanko Cernissä tehtävillä kokeilla saada selville liikkuvatko ne suhteessa toisiinsa?

Kun kvarkki törmää Higgsin hiukkaseen, työntääkö kvarkki sitä sinne päin minne kvarkki on menossa ja jos ei, niin miksi ei?

Syksy Räsänen

Shimo Suntila:

Komeettaesimerkkini taisi olla hieman huoleton. Kun nopeudet ovat lähellä valonnopeutta, gravitaatiota ei voi enää approksimoida newtonin teorialla. Yleisessä suhteellisuusteoriassa ei ole vetovoimaa, joten ei voi kysyä on se isompi vai pienempi. On toki mielekästä silti kysyä esimerkiksi kuinka ohimenevän kappaleen ja maapallon välinen etäisyys muuttuu. Nopeasti liikkuvan kappaleen aikaansaama gravitaatiokenttä on kyllä erilainen kuin paikallaan olevan, mutta en osaa laskematta sanoa millä tavalla tismalleen.

Syksy Räsänen

Pyry:

Alkeishiukkasten massa tulee tosiaan Standardimallissa vuorovaikutuksesta Higgsin kentän kanssa. (Poikkeuksena Higgsin hiukkanen, joka on massiivinen alun perinkin.) Mutta kyseessä ei ole sidosenergia samalla tapaa kuin yhdistelmähiukkasten kohdalla. Yhdistelmähiukkasten sidosenergia liittyy hiukkasten sisäiseen rakenteeseen. Higgsin kentän antamassa massassa on kyse siitä, että hiukkanen vuorovaikuttaa koko avaruuden täyttävän kentän kanssa, ei siitä että se olisi sitoutunut tuon kentän johonkin yksittäiseen tihentymään eli Higgsin hiukkaseen. Ks. http://www.tiede.fi/blog/2009/10/30/viimeinen-pala/

Karkeasti sanottuna, yhdistelmähiukkaset ovat painavampia koska niillä on iso lasti ja alkeishiukkaset ovat painavampia koska ne liikkuvat "väliaineen" (eli Higgsin kentän, joka täyttää koko avaruuden) läpi. Tämä tulee ehkä paremmin selville seuraavassa merkinnässä.

Syksy Räsänen

Cargo:

On erilaisia ideoita siitä, mitä alkeishiukkasten takana on. Minulla ei ole niiden joukosta erityistä suosikkia, paitsi että olen hieman mieltynyt teorioihin, joissa Higgsin hiukkanen on yhdistelmähiukkanen eikä alkeishiukkanen.

Mr. Jaettu ilo:

Kaikki hiukkaset liikkuvat, myös Higgsin hiukkaset.

Higgsin kentällä ja eetterillä ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa.

Hiukkasten välisissä vuorovaikutuksissa ei ole kyse työntämisestä suuntaan tai toiseen.

Mr. Jaettu ilo

Mihin hiukkasten liike perustuu? Törmäilevätkö Higgsin hiukkaset keskenään? Jos, niin mitä silloin tapahtuu? Mihin hiukkasten keskinäinen hylkiminen perustuu, jos se ei perustu siihen että niistä työntyy ulos pienempiä hiukkasia jotka välittävät hylkivän voiman törmäämällä kohteeseen?

Teemu

"Itse asiassa kvarkkeja ei voi koskaan nähdä suoraan, ne ovat aina vangittuina kokonaisuuksiin, joissa on kaksi tai kolme kvarkkia (tai ehkä enemmänkin, joskaan suurempia yhdisteitä ei ole koskaan nähty). Tunnetuimmat kokoonpanot ovat protoni ja neutroni, joissa on kummassakin kolme kvarkkia."

Kts. tämä artikkeli ja eritoten kuvateksti Fig 3.
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/largehadroncolliderfaq/w...

"The number of gluons and quark-antiquark pairs is enormously understated, for reasons of clarity. (If you look carefully, you'll see there are two more up quarks than up antiquarks, and one more down quark than down antiquark; that EXCESS of two up quarks and one down quark is what leads to the shorthand: "a proton is made from two up quarks and one down quark.""

Loistava kansantajuinen blogi muutenkin tämä Matt Strasslerin luomus, lähes päivittäin uutta mielenkiintoista sisältöä.

Syksy Räsänen

Teemu:

Protonin rakenne on tosiaan monimutkaisempi kuin mitä sanoin. Eräs populaarin kirjoittamisen vaikeuksista on se, että yksinkertaistaessa pitää joskus sanoa asioita, jotka eivät ole kirjaimellisesti totta.

Matt Strasslerin blogin lisäksi hiukkasfysiikasta kiinnostuneille voi suositella Tomaso Dorigon blogia http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor , Jesterin blogia http://resonaances.blogspot.com/ ja Peter Woitin blogia http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/ .

Lentotaidoton

Tosiaan jos todella haluatte saada muutakin kuin "yleiskäsityksen" esim. protonista, niin sekä tuo Teemun viite Strasslerin vastauksiin sekä Syksyn viitteet räjäyttävät teille aivan toisenlaisen kuvan kuin mitä "oppikijat" antavat.

Pää selväksi

Kysyisin kvanttikenttäteoriasta. Sen mukaan on siis olemassa yksi elektronikenttä, joka täyttää koko maailmankaikkeuden, ja jonka ilmentymiä kaikki elektronit ovat.

a) Näin ilmeisesti muillekin alkeishiukkasille?

b) Onko myös olemassa yksi fotonikenttä, joka täyttää koko maailmankaikkeuden, jonka ilmentymiä kaikki fotonit ovat?

c) Ovatko välittäjähiukkaset mukana kvanttikenttäteorisssa? Jos ovat, ja jos vastaus b-kohtaan on myönteinen, toimivatko nämä maailmankaikkeuden fotonikentän fotonit elektronien välisen sähköisen vuorovaikutuksen välittähiukkasina vai kuuluuko elektronikenttään omat fotoninsa?

Eusa

Standardimallin vahvuus on sen arkiajatteluun sopivassa hiukkasiin perustuvassa käsitteistössä. Toisaalta se on helposti myös kompastuskivi - alkeishiukkaset ja alkeisvaraukselliset hiukkaset kun kvanttikenttäteorioissa voidaan tosiaan korvata kenttien potentiaaleina.

On hyvä muistuttaa populäärin esityksen krampeista ja nyrjähdyksitä kuten Syksy tekikin. Vaikka fyysikko varmasti ajtteleekin kuinka "kenttä täyttää koko avaruuden" ja "hiukkanen on kulkenut molempien rakojen kautta", ovat nuo ajattelumallit vain eräitä keinoja käsitteistää havaintoihin perustuvan matemaattisen mallinnuksen työsarkaa. Kyse ei ole enää havaittavista tai mitenkään todellisista ilmiöistä vaan geometriasta. Scifi-teokset luonnollisesti onnistuvat sekoittamaan ulotteisuudet ja moninaiset hiukkaset osaksi arjen kuvausta.

http://www.tiede.fi/keskustelut/kemia-fysiikka-ja-matematiikka-f3/ydinvo...

Pää selväksi

Lainaus edeltä:
"Vaikka fyysikko varmasti ajtteleekin kuinka “kenttä täyttää koko avaruuden” ja “hiukkanen on kulkenut molempien rakojen kautta”, ovat nuo ajattelumallit vain eräitä keinoja käsitteistää havaintoihin perustuvan matemaattisen mallinnuksen työsarkaa. Kyse ei ole enää havaittavista tai mitenkään todellisista ilmiöistä vaan geometriasta."

Ymmärtääkseni kaikki fyysikot eivät ole samaa mieltä. Ainakin Brian Greene pitää kirjassaan "Kosmoksen rakenne" kenttiä, ikuista aika-avaruutta ja molemmista raoista kulkemista melko todellisina. Yhtä hyvin voisi sanoa, oikeastaan vielä oikeutetummin, että atomi ytimineen ja elektroneineen ei mitään todellista.

Joka tapauksessa olisi hauska luoda itselleen omaan päähän sopusointuinen ei-matemaattinen kuva tästä kvanttikenttäteoriasta.

Pentti S. Varis

Heikon vuorovaikutuksen teorian olennaisia osia esittivät jo 1957 Robert Marshak ja George Sudarshan, joille monien mielestä olisi kuulunut fysiikan Nobelin palkinto yhtä hyvin kuin Feynmanille ja Salamille. Ratkaisevan virikkeen teorian eteenpäin viemisessä antoi erittäin innovatiivisen fyysikonuran tehnyt Yoishiro Nambu puhuessaan 1960 Kielin fyysikkokonferenssissa. Hän kehoitti hiukkasfyysikoita käyttämään tiettyjä tiiviin aineen fysiikan menetelmiä. Nambun esitelmän innostuttamana eräs osallistujista, H.Umezawa, kävi Suomessakin luennoimassa. Puuttui vielä kenttiin yhtenäisyyttä luova Goldstonen bosoni, jonka keksi samaan aikaan J.J.Goldstone, ja Higgsin keksimä energian lähde, Higgsin kenttä..tai Higgsin bosoni. Vielä tarvittiin Hermann Weylin alun alkaen keksimät,mutta siitä paljon modifioituneet mittakentät - ja tietenkin vanha, jo Eulerin tuntema Lagrangen funktio, pienimmän vaikutuksen lain eräs esitystapa. Näistä ja matematiikan tunnetuista säännöistä kehittyi sitten hiukkasmaailman salaisuuksia esiin tuova, likimain ihmeitä tekevä ja paljon kokeellista vahvistusta saanut matemaattinen formalismi.

Kun Nambun Nobelin palkinto 2008 luettiin radiossa, istuin juuri työpaikallani pöydän ääressä. En voinut sille mitään, että käteni nousivat pystyyn, tuuletukseen..

Syksy Räsänen

Pää selväksi:

Kyllä, kaikki alkeishiukkaset ovat kentän tihentymiä. Tämä pätee myös fotoneille ja elektroneille. Fotonit välittävät sähkömagneettista vuorovaikutusta elektronien ja kaikkien muidenkin sähköisesti varattujen hiukkasten välillä.

Syksy Räsänen

Eusa:

Ilmaisu "alkeishiukkaset ja alkeisvaraukselliset hiukkaset kun kvanttikenttäteorioissa voidaan tosiaan korvata kenttien potentiaaleina" ei ole mielekäs. Sanaparit "kenttien potentiaali" tai "alkeisvarauksellinen hiukkanen" eivät tarkoita mitään.

Kvanttikenttiä ja alkeishiukkasia voi minusta hyvin kutsua todellisiksi. Virtuaalisten hiukkasten kohdalla tilanne on ehkä toinen, http://www.tiede.fi/blog/2010/02/07/naennainen-todellisuus .

Eusa

Todellisen määritteleminen taitaa lopultakin jäädä havainnoitsijakohtaiseksi. Useimmille ihmisaistein havaittavissa olevat ilmiöt ovat todellisuutta, jotkut hyväksyvät mittalaitteet ja osalle intuition, mielikuvituksen, jopa uskon merkitys todellisuuskäsitykseen on subjektiivinen oikeus. Mielestäni objektiiviseen todellisuuteen kuuluu kaikki mitattava. Siten massallinen hiukkanen olisi todellinen mutta massaton ei - kvantti todellinen, kvarkki ei, jne...

Kiistelyä oleellisempaa on keskuskustelu ja käsitteiden olisi syytä olla merkityksellisiä. Esim. "kentän potentiaali" ei merkitse mitään koska vakiintunut käsite lienee "hiukkasen potentiaali kentässä". Jos tutkimuksen kohteena on kentät ja sana "hiukkanen" halutaan tutkimuksen ajaksi unohtaa, kentän tihentymän potentiaali muissa kentissä tulee tarkasteluun. Tällöin sanapari "kenttien potentiaali" voi saada merkitystä. Mutta toki se oli löysä heitto. Kvanttikentät kuuluvat selkeästi matemaattisen mallinnuksen työkalupakkiin eli "epätodellisuuteen".

Sidottujen kimppujen merkitys ihan arkitodellisuuteemme on olennainen joten tutkimus jatkuu.

Mistähän muuten aikoinaan johtui ihmetys siitä, että gravitationaalinen ja inertiaalinen massa osoittautuivat tismalleen samoiksi? Ilmeisesti tuostakin saamme lukea, Syksy, seuraavassa merkinnässäsi.

Pää sekaisin

Lainaus 1:

"Kyllä, kaikki alkeishiukkaset ovat kentän tihentymiä. Tämä pätee myös fotoneille ja elektroneille. Fotonit välittävät sähkömagneettista vuorovaikutusta elektronien ja kaikkien muidenkin sähköisesti varattujen hiukkasten välillä."

Lainaus 2:

"Kvanttikenttiä ja alkeishiukkasia voi minusta hyvin kutsua todellisiksi. Virtuaalisten hiukkasten kohdalla tilanne on ehkä toinen."

Varmistaisin vielä: Kaikki maailmankaikkeuden fotonit ovat tämän yhden koko maailmankaikkeuden täyttävän fotonikentän tihentymiä, siis myös ne fotonit, jotka välittävät sähkömagneettista vuorovaikutusta? Näitähän sähköistä vuorovaikutusta välittäviä fotoneitahan kutsutaan usein virtuaalisiksi fotoneiksi, mutta ne siis ovat tämän saman fotonikentän tihentymiä kuin muutkin fotonit? (Yllä oleva "lainaus 2" sai minut vielä epäröimään, ymmärsinkö oiken.)

Voinko nyt sanoa, että esimerkiksi elektroni (=tämä elektronikentän tihentymä), saa sähkövarauksensa tältä fotonikentältä, ja vastaavasti massansa Higgsin kentältä?

Metusalah

@ Eusa: "Todellisen määritteleminen taitaa lopultakin jäädä havainnoitsijakohtaiseksi."

Tämä onkin mielenkiintoinen näkökohta näissä fysiikkaan liittyvissä keskusteluissa. Otetaanpa esimerkiksi vaikkapa käsitteet "vuoksi" ja "luode", eli vuorovesi-ilmiö. Vuorovedeksi kutsutaan Kuun ja Auringon painovoiman aiheuttamaa merenpinnan laskua ja nousua yleensä valtamerien rannoilla.

Nasalla on tietoni mukaan laite, joka mittaa vuoroveden kahvikupistakin. Olisi mielenkiintoista luoda dialogi jonkun asiantuntijan kanssa tästäkin aiheesta. :-)

Pekka

Käytät termejä alkeishiukkanen ja ainehiukkanen. Tarkoitatko näillä termeillä samaa asiaa? Kysyn koska koetan hahmottaa mistä tässä massassa oikein on kysymys, ja nyt pitää kysyä näin triviaalia juttua. Kirjoitat että alkeishiukkasia on 12 kappaletta, kvarkkeja on kuusi kappaletta joten ovatko ne kuusi puuttuvaa antikvarkkeja?

Opettaja

"Protonin rakenne on tosiaan monimutkaisempi ...."

Varmaan, mutta eikö tuo Strasslerin mallikin ole vain malli eli todellisuudessa, mikä se sitten onkaan, protoni on sitten jotain muuta. Eli ihan yhtä hyvin protonia voi kuvata noilla kolmella kvarkilla. Useammalla kvarkilla saadaan sitten ehkä yksi oikea desimaali laskuihin lisää?

Syksy Räsänen

Pää sekaisin:

Kyllä, myös virtuaaliset fotonit ovat saman fotonikentän ilmentymiä.

Higgsin kenttä antaa massan elektronille. Sähkövaraus kertoo, miten voimakkaasti hiukkanen vuorovaikuttaa sähkö- ja magneettikentän (eli fotonien) kanssa. Fotonit eivät synnytä sähkövarausta, sähkövaraukset ovat ominaisia alkeishiukkasille.

Pekka:

Ainehiukkanen viittaa tässä kuuteen kvarkkiin sekä kuuteen leptoneiksi kutsuttuun hiukkaseen, joita ovat elektroni, myoni, tau sekä näitä vastaavat neutriinot.

Opettaja:

Fysiikan, erityisesti kvanttifysiikan, populaari kuvailu on vain yritystä löytää selkeitä vertauskuvia matemaattisille rakenteille. (Näiden matemaattisten rakenteiden suhde todellisuuteen on sitten asia erikseen.)

Eusa

Syksy:

Valoa mittaamalla saadaan tieto energiansiirron kvantista, ei hiukkasesta. Massatonta hiukkasta en laskisi todelliseksi ilmiöksi koska sitä ei voi mitenkään havaita tai mitata "lennossa" - sen sijaan sähkömagneettinen aalto on todellisempi, voimmehan mitata millaisen väliainekoostumuksen läpi aallot pääsevät absorboitumatta ja miten emissio-absorptio-välille järjestetään aalloille uusia todennäköisempiä absorptiomahdollisuuksia. Kvanttielektrodynamiikkakin tukee mielestäni varsin puhdasta aaltotulkintaa.

Eikös kvantti kerro enemmän absorptio- ja emissiokohtien ominaisuuksista kuin siitä, että näiden välillä olisi siirtynyt mikään hiukkanen? Mutta kuten tuossa kirjoitatkin vastauksessasi Opettajalle: käytämme vertauskuvia. Hiukkasvertauskuva on tietysti kiva.

Syksy Räsänen

Eusa:

Ei ole mitään syytä pitää elektronia tai muita massiivisia hiukkasia todellisina jos ei pidä fotonia todellisena, ja päinvastoin.

Eusa

Tokihan valo ja em-säteily on todellista, mutta kvanttiluvut, joita hiukkasfysiikassa tarkastellaan, jäävät fotonin kohdalla pois. Fotoni on ikään kuin kelpuutettu hiukkaseksi väkisin. Esitin vain, että fotoni voitaisiin ymmärtää kaikkeen aineeseen liittyväksi sähkömagneettiseksi aaltoliikkeksi, ei erilliseksi hiukkaseksi. Ei osaltani tästä enempää, olkoon keskustelupalstat erikseen.

Teemu

Opettaja:
"Eli ihan yhtä hyvin protonia voi kuvata noilla kolmella kvarkilla. Useammalla kvarkilla saadaan sitten ehkä yksi oikea desimaali laskuihin lisää?"

Emme varmastikaan osaa tarkalleen sanoa, kuinka monta kvarkkia siellä protonissa on, mutta LHC:n törmäysdataa ei millään tavoin tue tuota kolme kvarkin malia, vaan kertoo todellisuuden olevan paljon monimutkaisempi. Viittaa taas Strassleriin, hän kirjoitti vastikään taas uuden artikkelin aiheesta:
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/largehadroncolliderfaq/w...

Tokihan tuo kuvauksen monimutkaisuuden tarve riippuu täysin siitä, millaisissa laskuissa kuvausta halutaan käyttää (vrt. suhteellisuusteoria Newtonin lait)

Perustuslakien säätämisjärjest...

[...] — ei tosin fotonille. Jos vielä osoittautuisi, että Higgs on itsessään alkeishiukkasten sidottu kimppu, niin tarinassa olisi yksi kerros emergenssiä [...]

Tarinan loppu - blogit - Tiede.fi

[...] vain sanoa, että Higgsin kenttä antaa niille massan. Higgsin kenttä toimii samalla tavalla myös kaikkien ainehiukkasten suhteen. Jos tällainen koko avaruuden täyttävä kenttä on olemassa, niin pitää löytyä myös [...]

Sukupolvesta toiseen - blogit ...

[...] protonit eivät ole alkeishiukkasia, vaan ennemminkin säkkejä, joissa on sisällä kasa kvarkkeja. Kahden protonin sisärakenteen [...]

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto