Kentät ja kaukovaikutus fysiikassa

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Hiukkasten ja massojen välisten vuorovaikutusten välittäjiksi on keksitty kentät. On sähkökenttiä, magneettikenttiä, gravitaatiokenttiä, vahvan- ja heikon voiman kenttiä. Niin sanotussa tyhjässä avaruudessa hiukkasten välissä on siis kenttiä jotka välittävät vaikutuksia. Mutta miksi kentät ovat vieläkin jotain niin epämääräistä jossa virtuaaliset kentän kvantit välittävät vuorovaikutuksia. Hiukkasille on etsitty rakennetta vaikka kuinka kauan ja aineesta on löydetty molekyylit, atomit, ytimet, elektronit ja kvarkit, miksei kenttäilmiöiden taustalta ole etsitty rakennetta, vaan on tyydytty siihen että on vain vaikuttavia vuorovaikutuskenttiä? Kun kerran on neljä erilaista vuorovaikutusta ja niiden kentät, niin pitääkö ne kaikki kuvata erikseen, vai onko niin että on yksi rakenne ja kuvaus, joka samanaikaisesti selittäisi kaikki vuorovaikutukset? Eli ne olisivat saman kokonaiskenttäesityksen sisällä. Kun voimia on yhdistetty niin olettaisi vuorovaikutusten taustalla olevan nimenomaan tälläinen kokonaiskuvaus kenttäilmiöistä.
Onko esimerkiksi fotonin tai sähkömagneettisen aallon energia sähkö- ja magneettikentän yhteisenergia?

Kommentit (14)

Vierailija

ainakin standardimallissa on voimien välittäjähiukkaset (englanninksi. "Force Carriers")

Ellen aivan väärin ole ymmärtänyt niin gravitaatio on ainoa vuorovaikutus jota varten ei ole oikein kunnollista hiukkasta???

Ilmeisesti teorian mukaan higgs olisi gravitaation välittäjähiukkanen, jos higgsiä edes on.

Olen sitä mieltä itse että perusvuorovaikutuksia ei voi "jakaa" enää mihinkään, vaan ne pitää kuvata kaikki erikseen, (mutta en voi todistaa asiaa mitenkään...)

Mutta en allekirjoita tekstiäni, joten ei kannata mihinkään kokeeseen vastata näin...

Vierailija

On melko vaikeaa havannoida esim. neutriinoista säteileviä hiukkasia, joilla neutriinot välittävät liike-energiaansa atomien ytimiin.

On aivan naurettavaa ajatella etteivät myös neutriinot ja fotonit säteilisi omaa energiaansa aaltoina pois päin itsestään.

Savor

;):)

Vierailija
4smith4
ainakin standardimallissa on voimien välittäjähiukkaset (englanninksi. "Force Carriers")

Ellen aivan väärin ole ymmärtänyt niin gravitaatio on ainoa vuorovaikutus jota varten ei ole oikein kunnollista hiukkasta???

Ilmeisesti teorian mukaan higgs olisi gravitaation välittäjähiukkanen, jos higgsiä edes on.

Olen sitä mieltä itse että perusvuorovaikutuksia ei voi "jakaa" enää mihinkään, vaan ne pitää kuvata kaikki erikseen, (mutta en voi todistaa asiaa mitenkään...)

Mutta en allekirjoita tekstiäni, joten ei kannata mihinkään kokeeseen vastata näin...

Garvitaation välittäjähiukkanen on toistaiseksi hypoteettinen massaton Gravitoni.

Higgsin bosoni (Higgsin hiukkanen) on sitten eri asia kuin gravitoni. Higgsi on standardimallista kumpuava ns. Higgsin kentän massallinen välittäjähiukkanen, joka luo massan kaikille muille hiukkasille (massallisille). Ensi vuonna käyttöönotettavalla Cernin LHC:llä pyritään mm. tämä Higgsin hiukkanen löytämään. Viitteitä siitä on jo saatu Cernin edellisellä LEP-kiihdyttimellä sekä Fermilabin Tevatronilla.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Miten noiden välitäjähiukkasten ajatellaan tuo vuorovaikutus toteuttavan. Ainoa tapa, joka tulee mieleeni on hiukkasen rotaatio määrätyssä tasossa, joka vaikuttaa tämän hiukkasen tavoittaman kappaleen hiukkaseen saaden sen liikkeelle määrättyyn suuntaan.

Miksi ne ajatellaan hiukkasina. Jos ajatellaan skalaarikenttää, jossa käsittääkseni tilannetta kuvataan niin. ettei nopeus kentän suhteen vaikuta sen aiheuttamaan kappaleesen kohdistuvaan voimaan, niin on vaikea mieltää tätä hiukkasmaisella vuorovaikutustavalla.

Jos etäännytään toisen kappaleen kentän piiristä, niin silloinhan pitäisi pienempi määärä kenttähiukkasia tavoittaa pakeneva kappale (samalla matkalla / samassa ajassa), vaikka tarkastelu tehtäisiin homogeenisessa kentässä.

Vierailija
Snaut

Garvitaation välittäjähiukkanen on toistaiseksi hypoteettinen massaton Gravitoni.

TUollaisesta hiukkasesta en ollutkaan kuullut...

Snaut
Higgsin bosoni (Higgsin hiukkanen) on sitten eri asia kuin gravitoni.

Olin myös ymmärtänyt, että higgsin kenttä aiheuttaisi ns. raskaille hiukkasille massan lisäksi myös gravitaation...

Mitä muuten veikkaat??? Onko higgs tosiaan olemassa vai onko meidän hyväksyttävä, että standardimalli on väärä, ainakin massan osalta???

Itse toivon ja epäilen, että se vielä löytyy...

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005
tiedevastainen
Mutta miksi kentät ovat vieläkin jotain niin epämääräistä jossa virtuaaliset kentän kvantit välittävät vuorovaikutuksia.

"Kentät" ovat abstrakteja matemaattisia malleja luonnon havaitusta käyttäytymisestä.

tiedevastainen
...miksei kenttäilmiöiden taustalta ole etsitty rakennetta, vaan on tyydytty siihen että on vain vaikuttavia vuorovaikutuskenttiä?

On etsitty, mutta näyttää siltä, että kvanttikentät ovat luonnon fundamentaaleja rakenteita. Niitä ei voi pahemmin redusoida mihinkään muuhun (ellei neliulotteinen universumimme ole vain viisi- tai useampiulotteisen hyperavaruuden rajapinta, jolloin todelliset tapahtumat tapahtuvat viidessä- tai n-ulottuvuudessa ja ne projisoituvat ["heijastuvat"] neljään ulottuvuuteen havaitsemanamme todellisuutena).
Kaiken lisäksi kvanttikentillä suoritetut laskelmat antavat ihmisen mittapuun mukaan äärettömän tarkkoja ennusteita -> teoria on mitä todennäköisemmin hyvä kuvaus luonnon käyttäytymisestä.

tiedevastainen
Kun kerran on neljä erilaista vuorovaikutusta ja niiden kentät, niin pitääkö ne kaikki kuvata erikseen, vai onko niin että on yksi rakenne ja kuvaus, joka samanaikaisesti selittäisi kaikki vuorovaikutukset? Eli ne olisivat saman kokonaiskenttäesityksen sisällä.

Yhteinäistä todellisuuden rakennetta ja kenttää ei ole vielä löydetty, mutta useimmat fyysikot uskovat sellaisen olemassaoloon ja kehittelevät erilaisia teorioita siitä, millainen tuo rakenne mahtaisi olla.
Tällä hetkellä kovaa huutoa on ns. säieteoria/M-teoria, joka kuvaa kentät ja hiukkaset 11-ulotteisessa hyperavaruudessa oleskelevien n-ulotteisten säikeiden/kalvojen neliulotteisina projektioina.

tiedevastainen
Kun voimia on yhdistetty niin olettaisi vuorovaikutusten taustalla olevan nimenomaan tälläinen kokonaiskuvaus kenttäilmiöistä.

Aivan. Siksi fyysikot uskovatkin sellaisen olemassaoloon.

tiedevastainen
Onko esimerkiksi fotonin tai sähkömagneettisen aallon energia sähkö- ja magneettikentän yhteisenergia?

Fotonin kuvaus sähkö- ja magneettikentän avulla ei oikein onnistu. Fotoni on kvanttikenttäteorian mukaan sähkömagneettisen kentän (varauksettoman spin* 1 kentän) kvantittunutta värähtelyä. Sähkö- ja magneettikenttä ovat ns. emergenttejä ominaisuuksia.
Fotonin energian antaa kaava [E = hf], missä h = Planckin vakio (yksikkönä joulesekunti) ja
f = fotonin taajuus. Fotonin energia on siis täysin riippuvainen sen taajuudesta, ei muusta.

* spin on hiukkasten kvanttiominaisuus siinä missä varauskin

∞ = ω^(1/Ω)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26866
Liittynyt16.3.2005
Snaut
Higgsin bosoni (Higgsin hiukkanen) on sitten eri asia kuin gravitoni. Higgsi on standardimallista kumpuava ns. Higgsin kentän massallinen välittäjähiukkanen, joka luo massan kaikille muille hiukkasille (massallisille). Ensi vuonna käyttöönotettavalla Cernin LHC:llä pyritään mm. tämä Higgsin hiukkanen löytämään. Viitteitä siitä on jo saatu Cernin edellisellä LEP-kiihdyttimellä sekä Fermilabin Tevatronilla.

Onko tutkijoilla mitään käsitystä siitä, miten Higgsin bosoni liittyy painovoimaan? Pakko kai sen on liittyä jotenkin, koska inertiaalinen ja gravitaation kokema massa on sama asia.

Vierailija
Neutroni
Snaut
Higgsin bosoni (Higgsin hiukkanen) on sitten eri asia kuin gravitoni. Higgsi on standardimallista kumpuava ns. Higgsin kentän massallinen välittäjähiukkanen, joka luo massan kaikille muille hiukkasille (massallisille). Ensi vuonna käyttöönotettavalla Cernin LHC:llä pyritään mm. tämä Higgsin hiukkanen löytämään. Viitteitä siitä on jo saatu Cernin edellisellä LEP-kiihdyttimellä sekä Fermilabin Tevatronilla.



Onko tutkijoilla mitään käsitystä siitä, miten Higgsin bosoni liittyy painovoimaan? Pakko kai sen on liittyä jotenkin, koska inertiaalinen ja gravitaation kokema massa on sama asia.

Ei ole mitään Higgsin bosonia joka synnyttää massan, vaan on yksi perusvuorovaikutus ja sen välittäjä"hiukkanen", joka ilmenee tuntemanamme neljänä vuorovaikutuksena ja joka suoraan sinällään on gravitaation välittäjä. Ne kaikki ovat yhden ja ainoan voiman ja rakenteen ilmentymiä. Massa syntyy siinä samassa kuin massahiukkaset, jotka eivät ole rakenteettomia perushiukkasia, vaan koostuvat tästä yhdestä perimmäisestä rakenneosasta. Eetteriksihän tätä värähtelijää aiemmin kutsuttiin mutta kai sille nyt pitää keksiä joku raflaavampi nimi, eetteri kun on vanhaa fysiikkaa ja niin vääräoppista.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26866
Liittynyt16.3.2005
Tyrni
Ei ole mitään Higgsin bosonia joka synnyttää massan



Se selvinnee lähitulevaisuudessa, kun LHC valmistuu.

vaan on yksi perusvuorovaikutus ja sen välittäjä"hiukkanen", joka ilmenee tuntemanamme neljänä vuorovaikutuksena ja joka suoraan sinällään on gravitaation välittäjä.



Miten ja miksi tuo perusvuorovaikutus ilmenee käytännön havainnoissa niinkin erilaisina vuorovaikutuksina?

Massa syntyy siinä samassa kuin massahiukkaset, jotka eivät ole rakenteettomia perushiukkasia, vaan koostuvat tästä yhdestä perimmäisestä rakenneosasta.



Mitkä ovat perushiukkasten (tai hiukkasen) ominaisuudet? Millaisia perushiukkasten kombinaatioita tavalliset tunnetut hiukkaset ovat, ja miten niiden mitattavat kvanttimekaaniset ominaisuudet ja vuorovaikutukset voidaan johtaa perushiukkasten ominaisuuksita ja mainitusta perusvuorovaikutuksesta?

Eetteriksihän tätä värähtelijää aiemmin kutsuttiin mutta kai sille nyt pitää keksiä joku raflaavampi nimi, eetteri kun on vanhaa fysiikkaa ja niin vääräoppista.

No keksikää nyt ensin vastaukset kysymyksiini ja miettikää nimiä vasta sitten.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Vastausehdotelmia:

Neutroni

Miten ja miksi tuo perusvuorovaikutus ilmenee käytännön havainnoissa niinkin erilaisina vuorovaikutuksina?

Olisiko mahdollista että peusvuorovaikutus voisi ilmetä eri nopeuksilla ja nopeuden vaikutus havaittaisiin voimakkuutena.

Neutroni

Mitkä ovat perushiukkasten (tai hiukkasen) ominaisuudet? Millaisia perushiukkasten kombinaatioita tavalliset tunnetut hiukkaset ovat, ja miten niiden mitattavat kvanttimekaaniset ominaisuudet ja vuorovaikutukset voidaan johtaa perushiukkasten ominaisuuksita ja mainitusta perusvuorovaikutuksesta?

Perushiukkasten ominaisuudet voisivat määräytyä sen perusteella minkälainen niiden kyky niillä on tuottaa noiden perusvuorovaikutusten ilmentymiä, eli siis lähinnä mikä on perushiukkasten nopeuden aiheuttama voimakkuus ja suhteellinen orientaatio.

Vastakysymys, miksi voimilla on erilaiset vaikutuspiirit. Onko kyse siitä, että sitä lyhyempi vaikutusalue mitä nopeampi vaikutus (suuri tajuus = suuri nopeus / suuri voimakkuus, mutta lyhyt vaikutusetäisyys ). Tällöin valonnopeus olisi eräänlainen keskiarvo perushiukkasten mittakaavassa.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5195
Liittynyt26.3.2005
David
Vastausehdotelmia:
Neutroni

Miten ja miksi tuo perusvuorovaikutus ilmenee käytännön havainnoissa niinkin erilaisina vuorovaikutuksina?

Olisiko mahdollista että peusvuorovaikutus voisi ilmetä eri nopeuksilla ja nopeuden vaikutus havaittaisiin voimakkuutena.

Neutroni

Mitkä ovat perushiukkasten (tai hiukkasen) ominaisuudet? Millaisia perushiukkasten kombinaatioita tavalliset tunnetut hiukkaset ovat, ja miten niiden mitattavat kvanttimekaaniset ominaisuudet ja vuorovaikutukset voidaan johtaa perushiukkasten ominaisuuksita ja mainitusta perusvuorovaikutuksesta?

Perushiukkasten ominaisuudet voisivat määräytyä sen perusteella minkälainen niiden kyky niillä on tuottaa noiden perusvuorovaikutusten ilmentymiä, eli siis lähinnä mikä on perushiukkasten nopeuden aiheuttama voimakkuus ja suhteellinen orientaatio.

Vastakysymys, miksi voimilla on erilaiset vaikutuspiirit. Onko kyse siitä, että sitä lyhyempi vaikutusalue mitä nopeampi vaikutus (suuri tajuus = suuri nopeus / suuri voimakkuus, mutta lyhyt vaikutusetäisyys ). Tällöin valonnopeus olisi eräänlainen keskiarvo perushiukkasten mittakaavassa.

Perusvuorovaikutusten "erot" eivät liity nopeuksiin, vaan on kysymys energiasta (voidaan tietysti sanoa että nopeus = liike-energia). Tähänhän kaikissa hiukkaskiihdyttimissä pyritään. Käytännössä on jo heikkovoima ja sähkömagneettinen vuorovaikutus yhdistetty (eli tuotettu välibosoneja).

"Hiukkanenhan" on vain kvanttisuureidensa summa. On siis mielestäni turhaa etsiä jotain "perushiukasta", josta kaikki muut olisivat jonkinmoisia koosteita. "Hiukkasilla" on vain eri kvanttikombinaatioita (jotkut tuntevat esim Higgsin kentän ja ovat fermioneja, toiset eivät ja ovat bosoneja jne). Kun potkitaan tarpeeksi kovaa energialla, niin tullaan kvanttigrativaatio "tilaan", jolloin ei tehdäkään enää eroa fermionin ja bosonin välillä. Ns Planckin ajalla kaikki "hiukkaset" olivat yksi ja sama ja kaikki vuorovaikutukset olivat yksi ja sama.
Näillä vaatimattomilla energioilla, joita nykyinen kosmoksemme (tai hiukkaskiihdyttimemme) tarjoavat, hiukkasilla on erilaisia kvanttiominaisuuksia ja senmukaisesti ne käyttäytyvät toisistaan erinevillä tavoilla.

Koko "hiukkasajattelu" pitäisi panna uusiksi. On vain erilaisia kvanttitiloja.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Onko lopulta kyse esim. ydinvoimien osalta niiden kantamasta vai onko kyse yksinkertaisesti siitä, että atomiytimessä se energia vain muuttaa muotoaan vuorovaikutusten kautta lähes välittömästi.

Alunalkaen kaiiki vuorovaikutukset ovat saattaneet olla kantamaltaan samanarvoisia, mutta aineen muodostuessa nämä voimakkaimmat ilmentymät ovat jääneet atomien sisäisiksi ilmiöiksi.

Sähkömagneettiset ja gravitaatiovuorovaikutukset ovat jääneet energian ulkoisiksi ilmentymiksi, eli kaukovaikutuksen omaaviksi vuorovaikutustavoiksi.

Vierailija
Savor
On melko vaikeaa havannoida esim. neutriinoista säteileviä hiukkasia, joilla neutriinot välittävät liike-energiaansa atomien ytimiin.

On aivan naurettavaa ajatella etteivät myös neutriinot ja fotonit säteilisi omaa energiaansa aaltoina pois päin itsestään.

Savor

;):)

Sain deja-vu kokemuksen.

Uusimmat

Suosituimmat