Epähiukkasfysiikka

Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Maailmaamme liitetään yhä oudoimpia ominaisuuksia. Olemme saaneet sulatella pimeää ainetta ja pimeää energiaa. Nyt fyysikko Howard Georgi esittää, että maailmaan liittyy mahdollisesti sektori, jota ei voida kuvailla hiukkasten ominaisuuksien kanssa. Siksi nimi epähiukkaset (unparticles).
Tavallisiin hiukkasiin liittyy oleellisena massa. Meistä on selvä asia, että kilo kultaa on eri asia kuin 1 gramma kultaa. Epähiukkasfysiikassa energian ( = massa)määrällä ei ole vaikutusta, vaan se käsittelee teorioita, jotka ovat energian suhteen skaalainvariantteja (so energiaa voi skaalata ilman että sillä on vaikutusta).
Tavallinen hiukkasfysiikka ei siis ole skaalainvarianttia, koska hiukkasten massat (energiat) ovat kiinteitä. Poikkeuksena on fotoni, koska sen lepomassa on nolla. Nollanhan voi kertoa mielivaltaisella luvulla ja tulos on aina nolla.
Georgilla on kuitenkin muuta mielessä kuin nimetä fotonit uudestaan. Teoreetikot ovat keksineet skaalainvariantteja teorioita ja näiden ominaisuuksia Georgi tutki.
Millaisia nämä epähiukkaset sitten olisivat. Georgi ei suoraan vastannut tähän, vaan tarkasteli kuinka niitä voitaisiin havaita. Hän ajatteli, että nykyisillä hiukkaskiihdyttimillä epähiukkaset olisivat liian heikosti vuorovaikuttavia tavallisten hiukkasten kanssa. Ehkäpä CERNin uusi kiihdytin riittäisi? Georgin mukaan epähiukkaset saattaisivat näkyä hiukkasreaktioissa outona energian ja liikemäärän katoamisena. Näin aikoinaan neutriinot löydettiin. Mutta epähiukkasilla olisi uusi piirre: energiaa ja liikemäärää näyttäisi siirtyvän näkymättömille 0-massaisille hiukkasille, joiden lukumäärä poikkeaisi kokonaisluvusta. Vaikkapa 3,6 "hiukkasta" kuljettasi pois hävinneen energian ja liikemäärän.
Tällaisen kuvan sain näistä epähiukkaista. Toivottavasti se edes kaukaisesti vastaa Georgin ajatuksia.
Georgi ei tietänkään väitä, että epähiukkasia olisi todellisuudessa. Mutta kun ajatus on nyt esitetty, se kyllä jää elämään vaikka positiivista havaintoa ei lähivuosina saataisikaan.

Sivut

Kommentit (34)

Vierailija

Eikö esim. aaltofysiikka ole juuri tuollaista epähiukkasfysiikkaa ?
Meren aallot etenevät tiettyyn suuntaan tietyllä nopeudella, mutta niiden välittäjähiukkaset, vesimolekyylit, aivan eri suuntaan ja eri nopeudella.

Sama koskee väliaineessa etenevää ääntä. Ilmassa ääni etenee 340m/s, mutta se ei tarkoita, että tuuli puhaltaisi tuolla nopeudella äänilähteestä.
T.s. äänen välittäjähiukkaset liikkuvat vain vähän matkaa edestakaisin.

Tep
Poikkeuksena on fotoni, koska sen lepomassa on nolla.

Tuo fotoni on kaikkein älyttömin "keksintö", mihin olen ikinä törmännyt. Vähän kuin ikiliikkuja. Jos kerran lepomassa on nolla, niin mitään fotonia ei silloin ole olemassakaan. Nolla = tyhjä, ei mitään.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
Ertsu
Tuo fotoni on kaikkein älyttömin "keksintö", mihin olen ikinä törmännyt. Vähän kuin ikiliikkuja. Jos kerran lepomassa on nolla, niin mitään fotonia ei silloin ole olemassakaan. Nolla = tyhjä, ei mitään.

Fotonilla ei ole lepomassaa (lepoenergiaa), mutta liikemassaa (liike-energiaa) sillä on. Fotonin energian kaava on
E = hf
missä h = Planckin vakio = n. 6.626*10^-34 Js ja f = fotonin taajuus.

∞ = ω^(1/Ω)

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5187
Liittynyt26.3.2005

Niin en ymmärrä, mikä olisi tällaisen teorian tarve. Kun ei ole sellaista pulmaa esim, jonka tämä teoria "ratkaisisi". Sanotaan vain, että jos hiukkaskokeissa näyttäisi energiaa katoavan salaperäisesti niin...Kyllä Occamin partaveitsi leikkaa tällaiset spekulaatiot siinä kuin jumalatkin.

Vierailija
Derz
f = fotonin taajuus.

T.s. valoa on olemassa vain yhtä taajuutta ?? Miten hiukkasella voi olla taajuus ?
Aaltoliikkeellä ja sähkömagneettisella säteilyllä on kyllä taajuus ja niitäkin on eri taajuisia.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
Lentotaidoton
Niin en ymmärrä, mikä olisi tällaisen teorian tarve. Kun ei ole sellaista pulmaa esim, jonka tämä teoria "ratkaisisi". Sanotaan vain, että jos hiukkaskokeissa näyttäisi energiaa katoavan salaperäisesti niin...Kyllä Occamin partaveitsi leikkaa tällaiset spekulaatiot siinä kuin jumalatkin.

Tuskin perusfysiikkaa tehdään siltä pohjalta, mihin on tarve.Jos näin olisi, niin esim. supersymmetriaa tai säieteoriaa ei kannattaisi tutkia. Kuitenkin näihin on uhrattu runsaasti aikaa ja rahaa yli 30 vuotta. Perustutkimus on aina "jos" tutkimusta.
Tässä tapauksessa Georgi on tainnut ajatella CERNin tulevaa LHC kiihdytintä, niinkuin monet muutkin (säie- ja supersymmetriateoreetikot, Higgsin hiukkasia kaihoavat jne)
Muuten Georgi on työskentelee Harwardissa ja on eturivin hiukkasfyysikkoja. eli tuskin hän aivan hulluja haihattelee. Kyseessä on tavanmukainen tarkistus eli jos tällaista on mitä siitä seuraa. Näinhän pitää uutta etsittäessä aina menetellä.
Muuten Georgin epähiukkaset ovat herättäneet huomiota ja niistä on jo kirjoitettu useita juttuja. Tämän kuun lopussa järjestetään jo konferenssikin.
Jos epähiukkasia löytyy, niin niillä on voinut olla suurikin vaikutus alkumaailmankaikkeudessa.

Vierailija
Lentotaidoton
Niin en ymmärrä, mikä olisi tällaisen teorian tarve. Kun ei ole sellaista pulmaa esim, jonka tämä teoria "ratkaisisi". Sanotaan vain, että jos hiukkaskokeissa näyttäisi energiaa katoavan salaperäisesti niin...Kyllä Occamin partaveitsi leikkaa tällaiset spekulaatiot siinä kuin jumalatkin.

Kai asiaa kannattaa ensin tutkia ennen kuin alkaa leikkelemään mitään.
Voi käydä esimerkiksi niin että selviää valmiina olleen tyhjön kentän, joka muodostuu E(pä)hiukkasista synnyttäneen aineen alkuräjähdyksessä.

Vierailija
Lentotaidoton
Niin en ymmärrä,]jos hiukkaskokeissa näyttäisi energiaa katoavan salaperäisesti niin...

Kyllähän sitä näyttää katoavan, protonin ja antiprotonin törmäyksessä syntyy elektroni, positroni ja 2 fotonia, energiaa katoaa 2 fotonin verran.

Vierailija
Tep

Tuskin perusfysiikkaa tehdään siltä pohjalta, mihin on tarve.Jos näin olisi, niin esim. supersymmetriaa tai säieteoriaa ei kannattaisi tutkia. Kuitenkin näihin on uhrattu runsaasti aikaa ja rahaa yli 30 vuotta. Perustutkimus on aina "jos" tutkimusta.

Öh, eipä niitä perustutkimuksessakaan yleensä tarpeettomia oleteta. Tai välillä kokeillaan harrastuksen vuoksi kaikenlaisia mahdollisia ratkaisuja yhtälöihin (jotkut tuntuvat suorastaan erikoistuneen tähän), miettii nyt vaikkapa antihiukkasten keksimistä, mutta yleensä teoria syntyy jotakin tarvetta selittämään. Esimerkiksi säieteoria on tarpeellinen sen takia, että parempaakaan kandidaattia kvanttigravitaatioteorialle ei ole kehitelty ja sellaiselle on selkeästi tarvetta (GR ja kvanttikenttäteoriat yhteensopimattomia). Se ei tosin tähän tarkoitukseen muistaakseni syntynyt, vaan olisiko ollut vahvaa vuorovaikutusta selvittämään ja on sittemmin muuttunut. Tarve tuokin, TOE siis, tosin joku maallikko ei välttämättä pidä tarpeena samoja asioita kuin teoreetikot.

Supersymmetria kieltämättä syntyi, koska sen havaittiin tuottavan kauniin teorian yhdessä standardimallin kanssa, myöhemmin on sitten havaittu mahdollisuudet CDM:n rakennusaineksena ja mahdollisesti yhtenäisteorioiden pelastajina, jos sitä ansiona voidaan pitää. Saattaa olla, että susylla ei ole mitään tekemistä todellisuuden kanssa, veikkaanpa että kuitenkin on.

Higgsin hiukkasta ei etsitä, koska skalaarihiukkasen löytäminen olisi hurjan jännää (saattaa se sitäkin olla jollekulle, erityisesti inflaatiomalleja tutkiville) vaan vahvistamaan muutoin havaintojen hyvin tukeman sähköheikon yhtenäisteorian paikkansapitävyys. Se taasen syntyi aluksi vain hypoteesina taikka valistuneena arvauksena, joka piti testattaman, mutta sitähän varten kokeellinen luonnontiede on olemassa.

No off-topiciksihan tämä meni, mutta epähiukkasista ei tähän hätään ole minulla mitään sanottavaa.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Ensimmäisen kerran salaperäisesti häviävän energian arvoitus tuli esille ytimen beta-hajoamisen yhteydessä jo joskus 1920-1930-luvulla. Monet fyysikot olivat jo valmiit heittämään energian säilymislain roskakoriin. Wolgang Pauli uskoi kuitenkin energian säilymiseen ja esitti 1931, että beta-hajoamisessa syntyy elektronin (positronin) lisäksi uusi hiukkanen: neutriino. Sen piti olla kevyt, varaukseton ja hyvin heikosti vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa. Pelkkä selitys se oli aina vuoteen 1956 asti, jolloin viimein saatiin kokeellinen varmennus.
Neutriino on ominaisuuksiltaan lähellä hypoteettisia epähiukkasia: kuljettaa energiaa pois hiukkasreaktioista, on vaikeasti havaittava ja lähes skaalainvariantti, koska sen lepomassa on lähellä nollaa. Vaikkei neutriino jätäkään mitään jälkiä ilmaisimiin, saadaan esim. hyvin monesta beta-hajoamisesta tieto paljonko korkeitään enerigiaa (ja liikemäärää) neutroni vie mennessään ja montako neutriinoa oli reaktiossa osallisena. Pitkän aikaa näytti, että neutriino on nollamassainen.
Georgi siis ennusti, että epähiukkasten vaikutus hiukkasreaktioon olisi sama kuin jos reaktiossa syntyisi tavallisten hiukkasten lisäksi ei-kokonaislukumäärä nollamassaisia hiukkasia.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
Macho Grande
Tep

Tuskin perusfysiikkaa tehdään siltä pohjalta, mihin on tarve.Jos näin olisi, niin esim. supersymmetriaa tai säieteoriaa ei kannattaisi tutkia. Kuitenkin näihin on uhrattu runsaasti aikaa ja rahaa yli 30 vuotta. Perustutkimus on aina "jos" tutkimusta.



Öh, eipä niitä perustutkimuksessakaan yleensä tarpeettomia oleteta. Tai välillä kokeillaan harrastuksen vuoksi kaikenlaisia mahdollisia ratkaisuja yhtälöihin (jotkut tuntuvat suorastaan erikoistuneen tähän), miettii nyt vaikkapa antihiukkasten keksimistä, mutta yleensä teoria syntyy jotakin tarvetta selittämään.

Niin, mutta perustutkimuksessa pyritään selvittämään mitä kaikkea luonnossa on, vaikkei jollakin hetkellä tarvetta olisikaan näköpiirissä. "Vahingossa" monet suuret asiat on keksitty ilman etsimisen tarvetta.
Kosmisesta säteilystä löydettiin 1937 elektronin kaltainen sitä noin 200 kertaa raskaampi hiukkanen. Sitä pidettiin pitkään tarpeettomana hiukkasena, kun sen asemaa muiden hiukkasten joukossa ei ymmärretty.
On parempi ennakoida kaikkea mahdollista. Se helpottaa outojen tulosten tulkintaa. Ennakkoon on mahdotonta tietää mikä on tarpeellista ja mikä tarpeetonta.

Vierailija
Tep

Georgi siis ennusti, että epähiukkasten vaikutus hiukkasreaktioon olisi sama kuin jos reaktiossa syntyisi tavallisten hiukkasten lisäksi ei-kokonaislukumäärä nollamassaisia hiukkasia.

Johtuu varmaan siitä että niiden energiat vaihtelevat, jos ne ovat aineen rakenneosia, luulisi että niistä voi muodostua ainetta.
Ehkä pari epähiukkasta synnyttää alkeishiukkasen, niiden yhteinen energia määrää mikä hiukkanen on kyseessä.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
Ertsu
Derz
f = fotonin taajuus.

T.s. valoa on olemassa vain yhtä taajuutta ?? Miten hiukkasella voi olla taajuus ?
Aaltoliikkeellä ja sähkömagneettisella säteilyllä on kyllä taajuus ja niitäkin on eri taajuisia.

Taajuus f voi tietysti olla mitä vain. Fotonin mitattu taajuus riippuu havaitsijan nopeudesta, joten fotonin taajuus on kiinteä vain yhdelle havaitsijalle.
Kvanttiteorian mukaaqn kaikkiin hiukkasiin liittyy taajuuksia. Esim. elektronimikroskooppi perustuu elektronin taajuuteen.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5187
Liittynyt26.3.2005
Tep
Lentotaidoton
Niin en ymmärrä, mikä olisi tällaisen teorian tarve. Kun ei ole sellaista pulmaa esim, jonka tämä teoria "ratkaisisi". Sanotaan vain, että jos hiukkaskokeissa näyttäisi energiaa katoavan salaperäisesti niin...Kyllä Occamin partaveitsi leikkaa tällaiset spekulaatiot siinä kuin jumalatkin.

Tuskin perusfysiikkaa tehdään siltä pohjalta, mihin on tarve.Jos näin olisi, niin esim. supersymmetriaa tai säieteoriaa ei kannattaisi tutkia. Kuitenkin näihin on uhrattu runsaasti aikaa ja rahaa yli 30 vuotta. Perustutkimus on aina "jos" tutkimusta.
Tässä tapauksessa Georgi on tainnut ajatella CERNin tulevaa LHC kiihdytintä, niinkuin monet muutkin (säie- ja supersymmetriateoreetikot, Higgsin hiukkasia kaihoavat jne)
Muuten Georgi on työskentelee Harwardissa ja on eturivin hiukkasfyysikkoja. eli tuskin hän aivan hulluja haihattelee. Kyseessä on tavanmukainen tarkistus eli jos tällaista on mitä siitä seuraa. Näinhän pitää uutta etsittäessä aina menetellä.
Muuten Georgin epähiukkaset ovat herättäneet huomiota ja niistä on jo kirjoitettu useita juttuja. Tämän kuun lopussa järjestetään jo konferenssikin.
Jos epähiukkasia löytyy, niin niillä on voinut olla suurikin vaikutus alkumaailmankaikkeudessa.

Kyllä supersymmetrialle ja säieteorioille on ollut selvä TARVE. Ne ovat toki perustutkimusta, mutta niillä on nimenomaan pyritty selvittämään fysiikassa olevia PULMIA.

Georgi vain toteaa, että JOS reaktioissa katoaisi energiaa, niin.....
Älkää pojat sekoittako asioita.

Tämä on samanlaista spekulaatiota kuin jos todettaisiin että minkähänmoinen maailma olisi jos meillä olisikin 10 eri vuorovaikutusta. Hauskaahan se olisi, mutta tuskin tarpeellista.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005
Lentotaidoton

Kyllä supersymmetrialle ja säieteorioille on ollut selvä TARVE. Ne ovat toki perustutkimusta, mutta niillä on nimenomaan pyritty selvittämään fysiikassa olevia PULMIA.

Supersymmetrisen algebran esittivät ensin venäläiset Gol'fand ja Likhtman ja itse supersymmetrian Wess ja Zumino 1973. Ei sille ollut tuolloin tarvetta. Tarpeet tulivat esille myöhemmin. Ensimmäisen realistisen supersymmetrisen standardimallin esittivät Georgi (sama Georgi) ja Dimopoulos 1981.
Fysiikan historia on täynnä löytöjä, joille ei keksimishetkellä ollut tarvetta.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5187
Liittynyt26.3.2005

Supersymmetry was originally proposed in 1973 by Julius Wess and Bruno Zumino. Earlier, the supersymmetry algebra had been discovered in the late 1960s by Soviet theorists Gol'fand and Likhtman, but was not applied by them directly to the then outstanding problems in elementary particle physics. Supersymmetry first arose in the context of an early version of string theory by Ramond, John H. Schwarz and Neveu, but the mathematical structure of supersymmetry has subsequently been applied successfully to other areas of physics; firstly by Wess, Zumino, and Abdus Salam and their fellow researchers to particle physics, and later to a variety of fields, ranging from quantum mechanics to statistical physics. It remains a vital part of many proposed theories of physics.

The first realistic supersymmetric version of the Standard Model was proposed in 1981 by Howard Georgi and Savas Dimopoulos and is called the minimal supersymmetric Standard Model or MSSM for short. It was proposed to solve the hierarchy problem and predicts superpartners with masses between 100 GeV and 1 TeV. As of 2006 there is no irrefutable experimental evidence that supersymmetry is a symmetry of nature. In 2008 the Large Hadron Collider at CERN is scheduled to produce the world's highest energy collisions and offers the best chance at discovering superparticles for the foreseeable future.

Toki supersymmetrian matematiikka oli keksitty ennen sen sovellutuksia. Tarve syntyi siitä, että hiukkasteorioissa ei päästy eteenpäin ilman supersymmetriaa.

Epähiukkaset eivät teoriassakaan anna mitään vastausta mihinkään jo tunnettuun pulmaan. Eli vaikka niitä epähiukkasia sattuisi olemaankin. Edelleen JOS kokeissa sattuisi käymään niin ja niin...
Katsotaan nyt JOSKO kokeissa kävisi näin.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat