Yleinen suhteellisuusteoria ja gravitoni

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Yleinen suhteellisuusteoria pyrkii selittämään painovoiman gravitonilla (tensorihiukkanen). Käsitykseni mukaan gravitonin olemassaoloa ei pystytty todentamaan, mutta mitenkäs matemaattisesti tätä aihetta käsitellään? Onko siis olemassa malli, jonka avulla tensorin olemassaolo voidaan todistaa?

Sivut

Kommentit (20)

Vierailija

...pieni kömmähdys eli kyseessä ei ole yleinen suhteellisuusteoria vaan kvanttiteoria (kvanttigravitaatioteoria).

Vierailija

http://www.lakanen.fi/Finnish/Dokut/Tie ... tausta.htm
"Seuraavassa tarkastelemme ydinfysiikan silmin alkeishiukkasia ja katsastamme lyhyesti uusia kosmologisia teorioita maailmankaikkeuden rakenteesta. Lukija voi aivan hyvin jättää tämän osan väliin, jos se tuntuu tarpeettomalta hänen pohdiskeluihinsa.
Tieteemme tuntemat materian perushiukkaset ovat kvarkit, joita arvellaan olevan ainakin kuusi ‘makua’: u-, d-, s-, c-, b- ja t-kvarkki, jotka jakautuvat vielä kolmeen ‘väriin’: vihreä, sininen ja punainen. Niitä kutsutaan myös nimillä: ylös, alas, lumo, outo, huippu ja pohja. Ne jaetaan vielä 1., 2. ja 3. sukupolven hiukkasiin: Aika-avaruus sisältää pääasiassa 1. sukupolven hiukkasia, 2. ja 3. sukupolven hiukkasia esiintyy jonkin verran kosmisessa säteilyssä, mutta pääasiassa niitä tavataan vain kiihdyttimissä. Nuo maut ovat hiukkasten vaikutustapoja ja värit verrattavissa sähköiseen varaukseen (joita on kuitenkin vain kaksi erilaista, kun taas värejä on kolme). Myös neutraali = valkoinen väri on olemassa. Kvarkit eivät ominaisuuksiensa takia voi koskaan esiintyä yksinään, vaan aina niitä on useampi yhdessä, aivan kuin sähköinen varaus pyrkii välittömästi tasaantumaan.
Kvarkkien lisäksi alkeishiukkasiin lasketaan leptonit: elektroni, elektronineutriino, myoni, myonineutriino, tau ja tauneutriino. Näissäkin kaksi ensimmäistä kuuluvat 1. sukupolveen. Vastaavat hiukkaset ovat myös antimaterian puolella. Protoni ja neutroni (hadronit) muodostuvat kolmesta kvarkista: protoni sisältää 2 ylös + 1 alas, neutroni 2 alas + 1 ylös kvarkkia. Muista kvarkeista syntyneet hiukkaset ovat isoja ja siksi lyhytaikaisia hajoten protoneiksi ja neutroneiksi.
Materiahiukkasten ajatellaan syntyneen ns. alkuräjähdyksessä, valtavassa kuumuudessa ja paineessa suoraan energiasta Einsteinin suhteellisuusteoriassaan määritellyn kaavan mukaisesti (energia = massa kertaa valonnopeus kertaa valonnopeus). Suhteellisuusteoria kertoo myös sen, että tarvitaan äärettömän suuri energia, jotta massa voisi saavuttaa maksiminopeutensa, joka on = valonnopeus. Asia voidaan sanoa myös niin, että materian nopeuden lähestyessä valonnopeutta, sen massa kasvaa äärettömän suureksi. Mutta alkeishiukkaset ovat poikkeus, ne pystyvät liikkumaan valon nopeudella pienestä massastaan huolimatta.
Alkeishiukkasia pitää yhdessä vuorovaikutusvoimat eli ydinvoimat, joita tunnetaan neljää eri lajia, jokaisella on omat välittäjähiukkasensa:
Sähkömagneettinen voima, joka pitää elektronit radoillaan atomin ytimen eli eri merkkisen protonin suhteen. Se voi olla positiivista (määritelty protonille) tai negatiivista (elektroni). Vuorovaikutusta tapahtuu vain sähköisesti ‘varautuneiden’ hiukkasten kesken.
Heikko ydinvoima määrää radioaktiivisista tapahtumista, ns. beta-säteily.
Vahva ydinvoima pitää kvarkit, protonit ja neutronit yhdessä.
Painovoima vaikuttaa kaikkeen massaan ja siten kaikkiin mainittuihin alkeishiukkasiin. Se on suuruusluokaltaan 42 kertaluokkaa (miljoona miljardia miljardia miljardia miljardia kertaa) pienempi kuin kahden elektronin välinen sähkömagneettinen voima. Mutta sen vaikutus yltää kauas, kun taas sähkömagneettinen on lähivoima, joka vaimenee nopeasti etäisyyden kasvaessa.
Näiden voimien vuorovaikutusta välittävät hiukkaset ovat massattomia, ns. virtuaalisia eli ’kuvitteellisia’ hiukkasia; ne ikään kuin lainaavat energiaa ympäristöstä, kuljettavat sen paikkaan, jossa voivat sen taas luovuttaa ja katoavat yhtä nopeasti kuin syntyivätkin.
Sähkömagneettista voimaa välittävät fotonit, jotka ovat ns. virtuaalitilassa eli havaitsemattomissa (näkymättömiä, massattomia jne.). Valofotoni syntyy silloin, kun elektroni siirtyy ydintä lähempänä olevalle radalle ja osa elektronin energiasta vapautuu valona. Tällainen fotoni on havaittavissa ja sillä on massa.
Heikkoa ydinvoimaa välittävät kolme bosonia, jotka ovat fotonin kaltaisia suurilla energioilla. Pienillä energioilla hiukkasten välinen symmetria rikkoutuu ja nämä ‘välibosonit’ omaavat suuren massan. Erittäin pienen massan omaava neutrino reagoi myös heikkoon ydinvoimaan.
Vahvaa ydinvoimaa välittävät ns. gluonit (liimahiukkaset), jotka ovat vuorovaikutuksessa vain kvarkkien ja itsensä kanssa.
Painovoimaa välittää gravitoni, jonka olemassaolosta puhuttaessa käytetään myös nimitystä Higgsin bosoni, jolla on laajempikin merkitys Higgsin ’kentän’ välittäjähiukkasena. Yksittäistä gravitonia on toistaiseksi ollut mahdoton havainnoida.
Jako on ihmisten tekemä ja monet pitävät nykyajan fysiikan päähaasteena määritellä Suuri Yhtenäisteoria (Grand tai Great Unified Theory, GUT, myös Theory of Everything, TEO -nimitys, on käytössä). Teorialla em. voimat voitaisiin selittää yhdellä ainoalla perusvoimatyypillä. Painovoima on osoittautunut kaikkein vaikeimmaksi yhdistää muihin."
Muotoiluja katosi kopioinnissa. Alleviivasin.

Tuossa aika selkeä kuvaus hiukkasperheestä nykytietämyksen valossa.

Vierailija

Eli ymmärrän vastauksen näin, että käytännössä matemaattista mallia ei ole pystytty luomaan, joka 'todistaisi' teoreettisesti gravitonin olemassaolon. Onko siis kyseessä vielä hypoteesi?

Vierailija
mimuurin
Eli ymmärrän vastauksen näin, että käytännössä matemaattista mallia ei ole pystytty luomaan, joka 'todistaisi' teoreettisesti gravitonin olemassaolon. Onko siis kyseessä vielä hypoteesi?

On, koska vetävää voimaa ei ole olemassa.

Jos on olemassa ns. gravitoni, niin miten tämän hiukkasen oletetaan siirtävän liike-energiansa vastakkaiseen suuntaan mitä se itse on menossa.

Yksi voima selittää kaiken, koska kaikki perustuu paineen vaihteluun.

Atomien ytimet laajenevat ja avautuvat energia-aaltoja joilla on laajenevien elektronien ja fotonien luonne.

On se niin yksinkertaista, että,

shamppanjaa kuopioon päin ja nopeasti.

Nautiskelija
;):)

Vierailija

...Säieteoria ilmeisesti on pystynyt yhdistämään painovoiman ja kvanttiteorian, mutta taitaa kyseinen teoria olla hajonnut eri alalajeihin. Teorian nykytilanteesta/kannatuksesta en tosin osaa sanoa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
mimuurin
...Säieteoria ilmeisesti on pystynyt yhdistämään painovoiman ja kvanttiteorian, mutta taitaa kyseinen teoria olla hajonnut eri alalajeihin. Teorian nykytilanteesta/kannatuksesta en tosin osaa sanoa.

Kyllä se on kovin hypoteettisella asteella. Varsinaisesta teoriastakin puhuminen on käsittääkseni säieteorioiden yhteydessä ennenaikaista.

L
Seuraa 
Viestejä7878
Liittynyt17.3.2005

Tietää

Tuosta arvelluttavasta henkisen kasvun linkistäsi:

Painovoimaa välittää gravitoni, jonka olemassaolosta puhuttaessa käytetään myös nimitystä Higgsin bosoni, jolla on laajempikin merkitys Higgsin ’kentän’ välittäjähiukkasena.
...

Tuossa aika selkeä kuvaus hiukkasperheestä nykytietämyksen valossa.

Ei kai se ihan noin mene nykytietämyksen valossa. Ihan eri hypoteekkihiukkasia ovat; toisella massa ja toisella ei, toisella spin 0 ja toisella 2.

http://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson

http://en.wikipedia.org/wiki/Graviton

Palstan fyysikot voinevat selventää lisää. Voinevat fyysikot myös varmaan kertoa viimeisimmän tilanteen Higgsin etsinnästä; löysivätkö jenkit Fermilabin nuhapumpulla Higgsin juuri, kun Euroopassa käynnistellään sitä tarkoitukseen suunniteltua supertäräytintä.

Lisäilyä:

Olisi pitänyt lukea linkki itse loppuun asti:

As of August of 2007, Tevatron results continue to hint at a Higgs mass near the low end of the allowed range, presenting a potentially awkward situation to the LHC project.

Ei siis mitään varmuutta Higgsin löytymisestä vielä, jollei sitten ihan viime päivinä ole mitään uutta tietoa saatu.

Vierailija

"Tuossa aika selkeä kuvaus hiukkasperheestä nykytietämyksen valossa."
Siihennähden miten aloittaja sotki aihe-alueet, oli linkkini aika hyvä. Ei sillä hiukkasfyysikkoja ollut tarkoituskaan valistaa.

Vierailija
mimuurin
Eli ymmärrän vastauksen näin, että käytännössä matemaattista mallia ei ole pystytty luomaan, joka 'todistaisi' teoreettisesti gravitonin olemassaolon. Onko siis kyseessä vielä hypoteesi?

Gravitonin olemassaoloa ei voida TODISTAA ainakaan pelkästään teoreettisesti, se on ehdottomasti todistettava suoraan tai välillisesti kokeellisesti.

L
Seuraa 
Viestejä7878
Liittynyt17.3.2005

tietää

Kirjoitit:

Siihennähden miten aloittaja sotki aihe-alueet, oli linkkini aika hyvä.

Aika hyvä, kun ei huomioida, että olikin paska. Vai mitä tuolla virkkeellä oikein ajoit takaa?

Ja:

Ei sillä hiukkasfyysikkoja ollut tarkoituskaan valistaa.

Oliko tarkoitus siis sotkea maallikkojen käsitys?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
L

Painovoimaa välittää gravitoni, jonka olemassaolosta puhuttaessa käytetään myös nimitystä Higgsin bosoni, jolla on laajempikin merkitys Higgsin ’kentän’ välittäjähiukkasena.



Ei kai se ihan noin mene nykytietämyksen valossa. Ihan eri hypoteekkihiukkasia ovat; toisella massa ja toisella ei, toisella spin 0 ja toisella 2.



Totta, Higgsin bosoneja ja gravitonia ei todellakaan tule sekoittaa toisiinsa. Ne ovat aivan eri asioita.

löysivätkö jenkit Fermilabin nuhapumpulla Higgsin juuri, kun Euroopassa käynnistellään sitä tarkoitukseen suunniteltua supertäräytintä.

Tuohon saadaan vastaus vasta, kun uusi kiihdytin pääsee käyntiin. Jotain viitteitä tuntemattomista hiukkasista Higgsille ennustetulla energiaskaalalla on saatu, niin CERNissä ennen vanhan kiihdyttimen purkua uuden tieltä, kuin myös jenkeissä. Havainnot ovat kuitenkin hyvin epävarmoja, koska siinä liikutaan aivan nykyisten mittalaitteiden kykyjen rajoilla. Tutkijoilla on vaan ollut hirveä kiire julkaista pienimmätkin viitteet, jotta he saisivat kunnian ensimmäisestä löydöstä sitten, jos uusi kiihdytin sattuukin varmistaman juuri sen havainnon Higgsin bosoniksi. Ei siinä kuitenkaan mitään menetä vaikka tuollainen tulos todettaisi vääräksi, niitä aina tulee kun liikutaan kykyjen rajoilla, ja siksi noita löytöjä aina vertaillaan eri kiihdyttimien välillä.

Jos uusi kiihdytin ei löydä Higgsin bosonia, teoreetikot ovat lievästi sanoen ongelmissa. En ole hiukkasfysiikan spesialisti, mutta käsittääkseni se tietää vähintäänkin kohtalaisen isoa remppaa nykyiseen standardimalliin. Mielenkiintoista nähdä kuinka tuossa asiassa lopulta käy. Samoin se, mitä kokonaan uutta ja odottamatonta uusi kiihdytin löytää teoreetikkojen päänmenoksi. Joku oikea hiukkashenkilö voisi kertoa, odotetaanko uuden kiihdyttimen löytävän spekuloituja supersymmetrisiä hiukkasia?

L
Seuraa 
Viestejä7878
Liittynyt17.3.2005

Neutroni

Kirjoitit:

Tuohon saadaan vastaus vasta, kun uusi kiihdytin pääsee käyntiin.

OK. Itse kuvittelin, että Fermilabin löytö voidaan vahvistaa tulosten tarkistelulla ja uusilla kokeilla Tevatronilla. Odotellaan siis.

Vierailija

L
Riitaisa asenteesi minua hieman hämmästyttää. Siihennähden että tänne linkitetään Wikipediaakin, jossa voi olla maallikkokirjoittajia ja niistä löydetään usein asiavirheitä, niin tuo sattumalta silmiini sattunut sivu, jossa oli karkea luettelo ydinhiukkasista asiayhteyksineen noin roiskaisemalla esitettynä, kuten useimille olisi pitänyt selvitä selittämättäkin, oli avuksi hahmottaa missä mikin hiukkanen voi luurata.
Jokainen syvemmin asiaan paneutuva osaa vertailla lähteitä ja muodostaa realistisen kuvan.

Vai liittyykö aggressiivisenoloinen kommentointisi johonkin muuhun viestiini, kuten epäilen?

Kiitän oikaisusta, joka terästää tarkkuuttani ainakin joksikin aikaa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
tietää
"Tuossa aika selkeä kuvaus hiukkasperheestä nykytietämyksen valossa."
Siihennähden miten aloittaja sotki aihe-alueet, oli linkkini aika hyvä. Ei sillä hiukkasfyysikkoja ollut tarkoituskaan valistaa.

Herranen aika tuota juttua. Linkkisi sisältö alkaa lauseella: "Se, että ihminen herää huomaamaan olevansa henkiolento, on kaukana taikauskosta.". Vaikea noin äkkiä keksiä tapaa, jolla murkata tieteellinen vakavastiotettavuus tehokkaammin. No, on tuo juttu fysiikan osalta pääsääntöisesti kopioitu oikein jostain, mutta on siellä virheitä, ainakin sähkömagnetismin lyhyt kantama sattui silmään. Ylipäätään en pidä mielekkäänä käyttää tieteellisiin opetustarkoituksiin julkaisuja, jotka on tehty johonkin aivan muuhun tarkoitukseen.

Tässä on vakavastiotettavien tahojen opetuskäyttöön tekemä ja suomentama esitys hiukkasfysiikan perusteista:
http://www.joensuu.fi/fysiikka/ope/mate ... sfysiikka/

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat