Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Страницы: Пред. 1 ... 13 14 15 16 17 18 След.
RSS
Искусственная гравитация на корабле
Вот картинки, которые в физике соответствуют процессу возникновения массы у W и Z бозонов в результате действия хиггсовского механизма ("налипание" конденсата)

и образованию самого хиггсовского бозона ("стряхивание" конденсата)

Именно процессы, изображенные на последних четырех диаграммах, и являются искомыми для поисков Хиггса на LHC.
Спасибо за ответ!
Картинки сложны для понимания, честно говоря. А вот таблица действительно выглядит стройно и красиво.
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Та же история и с массой, и когда мы говорим о массе частиц, фактически мы имеем в виду не их собственную "исконную" массу, а некоторую "затравочную" плюс массу "прилипшего" к ней хиггсовского конденсата. Т.е. поле Хиггса имеет отношение к возникновению массы именно в том смысле, что его конденсат "прилипает" к частицам, увеличивая их собственную массу. И уже вся эта совокупность целиком и становится источником гравитационного поля.
Вопрос, в какой мере масса увеличивается (от взаимодействия с полем Хиггса), насколько понимаю, пока без ответа - если обнаружат частицу Хиггса, то и можно будет делать выводы о собственной ее массе и о вкладе в итоговую массу других частиц?

Я полагал, что фермионы - соответствуют массовой материи и соответственно имеют массу, а кванты полей - соответствуют взаимодействию, имеют энергию и не имеют массу. Однако же есть оказывается массовые бозоны. Масса всех частиц, получается, "увеличена" массой налипающих частиц (налипающего конденсата)  Хиггса. Но вопрос появления массы материи на самом деле с обнаружением частицы Хиггса не решится, так как масса и обычной частицы и частицы Хиггса, полагаю, в корне одинаковая? Разница лишь в том, что бозоны Хиггса сами по себе видимо не могут существовать и возникают лишь при взаимодействии других частиц с полем Хиггса.
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
И даже если сама частица исконно была безмассовой, то в результате такого "налипания" хиггсовского конденсата, изначально имеющего некоторую массу, сама частица также становится массивной.
Фотон и глюон - безмассовые частицы, получаются не все частицы взаимодействуют с полем Хиггса?
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Табличка выглядит очень стройно и красиво. Три поколения частиц, три взаимодействия... Вот только почему три? Кто их заказывал? Непонятно. Да и места в ней (пока?) для гравитационного поля нет, поскольку в рамках применимости Стандартной модели оно является очень и очень слабым, и гравитационное поле с его бозонами (гравитоны) вообще не рассматриваются. Зато дополнительно рассматривается поле Хиггса.
Возможно, таблица будет продолжена вправо? Ведь у бозонов одна колонка, можно рассматривать их как первое поколение бозонов.Следующей колонкой станут бозоны второго поколения. В верхней части новой колонки появятся безмассовые (предположительно) гравитоны, а в нижней - тяжелые бозоны Хиггса.
Таблица выглядит впечатляюще (даже понимая, что она дальше и будет дополняться или меняться). Получается, что изначальной таблицы 4х4 (пока) частиц, при точной настройке системы управляющих параметров (масса, заряд, спин, характер взаимодействия) достаточно для создания всего многообразия объективной реальности.
Изменено: virus - 11.10.2010 12:22:44
Цитата
virus пишет:
Вопрос, в какой мере масса увеличивается (от взаимодействия с полем Хиггса), насколько понимаю, пока без ответа - если обнаружат частицу Хиггса, то и можно будет делать выводы о собственной ее массе и о вкладе в итоговую массу других частиц?
Масса частицы Хиггса напрямую с массой частиц, обретающих массу благодаря механизму Хиггса, не связана. Грубо говоря, масса бозона Хиггса - это размер капли конденсата, который можно стряхнуть с частицы. Его масса не обязана совпадать с тем, что перед этим к частице было "прилеплено". Что же касается массы W и Z бозонов, то согласно Стандартной модели ВСЯ их масса возникает ТОЛЬКО в результате действия хиггсовского механизма. Сами бозоны изначально безмассовы, как и фотоны с глюонами. И различие возникает лишь в результате нарушения симметрии, вызванного именно существованием конденсата.
Цитата
virus пишет:
Я полагал, что фермионы - соответствуют массовой материи и соответственно имеют массу, а кванты полей - соответствуют взаимодействию, имеют энергию и не имеют массу. Однако же есть оказывается массовые бозоны.
Массивные. Да, и именно по этой причине слабое взаимодействие является короткодействующим. В случае безмассовых глюонов и короткодействующего сильного взаимодействия ситуация сложнее, поскольку они имеют цветовой заряд. Вот представьте себе заряженные электроны и протоны. Взаимодействие между ними переносится фотонами. Фотон заряда и массы не имеют, поэтому взаимодействие является дальнодействующим. А если бы добавили? В этом случае сами фотоны создавали бы электромагнитное поле, сами бы точно также притягивались и отталкивались друг от друга. И картина взаимодействия была бы совсем иной. Возникла бы сразу антиэкранировка заряда и конфайнмент.

Можно даже задать вопрос, а почему табличка такая простая, а свойства такие разные. На это можно ответить таким образом, что каждое из полей реализует свою собственную внутреннюю симметрию (называемой калибровочной, поскольку поле оказывается независимым относительно определенных изменений или калибровки), а свято место пусто не бывает. Электромагнитное поле самое простое - с ним связана самая простая симметрия U(1). И любое другое поле, которое бы просто обладало подобной симметрией, с необходимостью обладало бы свойствами электромагнитного, отличаясь бы от него только константами. А почему сами константы таковы, каковы мы их видим - отдельный сложный вопрос, ответ на который неизвестен. Далее идет слабое взаимодействие, его симметрия посложнее - SU(2). Потом сильное - SU(3). Причем предположительно каждая из этих симметрий является результатом нарушения какой-то более высокой общей симметрии, при спонтанном нарушении которой общее поле разделяется на эти три компоненты (плюс еще гравитационную). А при очень высоких энергиях эти поля объединяются, различия между ними стираются.
Цитата
virus пишет:
Но вопрос появления массы материи на самом деле с обнаружением частицы Хиггса не решится, так как масса и обычной частицы и частицы Хиггса, полагаю, в корне одинаковая? Разница лишь в том, что бозоны Хиггса сами по себе видимо не могут существовать и возникают лишь при взаимодействии других частиц с полем Хиггса.
Да, вопрос о массе, конечно, это целиком не решает, хотя и дает лишние указания на то, что масса проявляется как эффект наличия у объекта энергии, потому что появление массы у W и Z бозонов связано именно с отличием от нуля значения энергии вакуумного состояния поля Хиггса. В уравнениях эта масса появляется даже не как масса "прилипших" хиггсовских бозонов, а именно как энергия вакуумного состояния. Однако, с точки зрения ОТО, именно энергия (точнее, тензор энергии-импульса, а вовсе не одна лишь масса) отвечает за возникновение гравитации и искривление пространства-времени, так что в этом случае мы видим явное наличие точек соприкосновения двух теорий, работающих на совершенно разных масштабах.
Цитата
virus пишет:
Фотон и глюон - безмассовые частицы, получаются не все частицы взаимодействуют с полем Хиггса?
Все, да не все. Это можно сравнить, например, с бриллиантом, огранку которого Вы рассматриваете на свету. Когда Вы его вращаете, то свет от одних граней Вам попадает на сетчатку глаза в виде отблеска, а от других - нет. Хотя луч освещает весь бриллиант целиком. И при вращении поведение граней чередуется за счет симметрии огранки. Та же ситуация и здесь. Симметрия, связанная с тем или иным взаимодействием, приводит к тому, что одни бозоны получают массу, а другие остаются безмассовыми. И, хотя поле Хиггса действует на всю картину взаимодействия целиком, но фотонам с глюонами удается остаться безмассовыми, что напрямую вытекает из уравнений. И именно в достижении этой стройности и состоит заслуга Хиггса, объясняя, каким именно образом возникают различия между фотонами и W/Z бозонами. Я Вам даже передать не могу, насколько это чудесно вытекает из аналитических выкладок - ты берешь что-то вроде бы совсем одинаковое, отличающееся только внутренними симметриями, добавляешь поле Хиггса, выделяешь в нем в явном виде энергию вакуумного состояния и... Раз, и после перестройки взаимодействий часть частиц оказывается массивной, а другая остается безмассовой.
Цитата
virus пишет:
Возможно, таблица будет продолжена вправо? Ведь у бозонов одна колонка, можно рассматривать их как первое поколение бозонов.Следующей колонкой станут бозоны второго поколения. В верхней части новой колонки появятся безмассовые (предположительно) гравитоны, а в нижней - тяжелые бозоны Хиггса.
Нет, скорее не вправо, вглубь. В соответствии с концепцией суперсимметрии (SUSY), где каждый фермион имеет суперсимметричного партнера в виде бозона. А каждый бозон имеет суперсимметричного партнера в виде фермиона. Т.е. суперсимметрия еще больше упрощает картину, стирая различия между бозонами с фермионами и полагая их частью чего-то целого, симметрия чего в нашем мире нарушена, к примеру, за счет действия гравитации. В Минимальной Суперсимметричной Стандартной Модели (MSSM) бозонов Хиггса должно быть пять штук. Вроде бы больше, но итоговая картина оказывается еще более простой и общей, к тому же это решает проблему иерархии (почему массы частиц в Стандартной модели отличаются друг от друга на 11 порядков, а слабое взаимодействие на 32 порядка сильнее гравитационного).
Цитата
virus пишет:
Таблица выглядит впечатляюще (даже понимая, что она дальше и будет дополняться или меняться). Получается, что изначальной таблицы 4х4 (пока) частиц, при точной настройке системы управляющих параметров (масса, заряд, спин, характер взаимодействия) достаточно для создания всего многообразия объективной реальности.
Причем это только верхушка айсберга. Физики надеются, что можно будет все-таки построить тот единственный "бриллиант", рассмотрение которого со всех сторон будет давать нам эту самую объективную реальность. По крайней мере, пока все идет к этому.
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Причем, если частицу, облепленную таким конденсатом, стукнуть достаточно сильно, то можно попытаться "стряхнуть" конденсат (впрочем, на частицу тут же "налипнет" новый), который и можно будет наблюдать самостоятельно как возбуждение поля Хиггса - соответствующий бозон. Приблизительно именно так его и пытаются найти на LHC.
Вероятно, можно надеяться, что поле Хиггса, так совершенно всё объясняющее и имеющее явные, осязаемые предсказания, найдут в самом ближайшем будущем и теория приобретёт, наконец, необходимую ей стройность, ко всебщему благоденствию!
Изменено: Алексей Трофимов - 11.10.2010 19:59:20
Важно совершенствовать математику.

Внимание! Данное сообщение содержит исключительно личное мнение автора. Есть основания полагать, что оно может не отвечать критериям научности.
Ув. BETEP IIEPEMEH, спасибо за ответы! На данный момент честно говоря даже вопросов пока не осталось, надо обдумать то, что есть, чтобы понять, какой вопрос стоит задать.  :)
Цитата
virus пишет:
Ув. BETEP IIEPEMEH, спасибо за ответы!
Пожалуйста. Только давайте без "Ув.", просто BETEP IIEPEMEH. Меня это "Ув." напрягает.
Цитата
virus пишет:
На данный момент честно говоря даже вопросов пока не осталось
Значит плохо объяснял, раз не осталось. Хорошее объяснение должно рождать новые вопросы, часть которых обязана остаться неотвеченной.
Цитата
virus пишет:
надо обдумать то, что есть, чтобы понять, какой вопрос стоит задать.
Это всегда пожалуйста.
Цитата
Алексей  Трофимов пишет:
Вероятно, можно надеяться, что поле Хиггса, так совершенно всё объясняющее и имеющее явные, осязаемые предсказания, найдут в самом ближайшем будущем
Дает предсказания не само поле, а модель, использующая ее. Вполне может оказаться, что никакого поля Хиггса нет. А есть нечто, которое при определенных условиях выглядит похожим образом. В любом случае краха не будет, а будет лишь уточнение позиций и более сложная модель. То есть в целом картина останется прежней, лишь будут уточнены отдельные моменты, которые на настоящий момент мы не имеем возможности проверить, так как только только создали соответствующие инструменты для этого.
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Значит плохо объяснял, раз не осталось. Хорошее объяснение должно рождать новые вопросы, часть которых обязана остаться неотвеченной.
Частица Хиггса - это ведь тоже бозон. W/Z бозоны изначально безмассовые приобретают массу, взаимодействуя с частицами (полем, конденсатом) Хиггса. Вывод:
1) либо бозоны Хиггса являются носителем массы (в этом насколько, я понимаю, будет их исключительность среди бозонов);
2) либо  масса изначально безмассовых W/Z бозонов рождается как результат взаимодействия с изначально безмассовыми бозонами Хиггса. То есть масса в данном случае есть результат взаимодействия двух полей.
Правильно? Видимо правильный ответ включает и первое, и второе, хотя это и отрицает мое изначальное предположение о изначальной безмассовости квантов поля.
Не совсем понятно кстати, почему к фермионам тоже применимо понятие поля, ведь в моем представлении это частицы материи - правильно ли я отношу к материи только фермионы, являются ли они единственными формами существования материи? Есть ли вообще в современной физике выделение в качестве отдельного объекта материи или все рассматривается как "материя/энергия" составляющие что-то единое изначально?
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Важным (но не уникальным) свойством этого поля является то, что его наинизшее энергетическое состояние, при котором в поле нет возбуждений (частиц), обладает ненулевой энергией. Т.е. частиц нет, а энергия (а значит и масса) - есть. Вторым важным свойством является то, что другие поля взаимодействуют с полем Хиггса, и прежде всего с его вакуумным состоянием, конденсатом.
Бесконечное поле Хиггса в любой своей точке во Вселенной обладает энергией - получается в нем изначально нет равновесия и оно по умолчанию обладает своей энергией - не слишком ли много для одного поля? У меня есть одно (безумное) предположение, что в мире есть изначально какое-то равенство нулю всего сущего (если свести сумму) и мир стал развиваться, когда нуль разделился на плюс и минус грубо говоря. Нет ли для поля Хиггса некоторого другого поля с "обратным" изначальным энергетическим состоянием?  :)
Изменено: virus - 12.10.2010 05:10:48
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
То есть в целом картина останется прежней, лишь будут уточнены отдельные моменты
Очевидно!
Цитата
BETEP IIEPEMEH пишет:
Хорошее объяснение должно рождать новые вопросы, часть которых обязана остаться неотвеченной.
Так многие учёные считают. Ваши слова да защитникам "науки" в уши.
Изменено: Алексей Трофимов - 12.10.2010 08:58:50
Важно совершенствовать математику.

Внимание! Данное сообщение содержит исключительно личное мнение автора. Есть основания полагать, что оно может не отвечать критериям научности.
Цитата
virus пишет:
Частица Хиггса - это ведь тоже бозон. W/Z бозоны изначально безмассовые приобретают массу, взаимодействуя с частицами (полем, конденсатом) Хиггса. Вывод:
1) либо бозоны Хиггса являются носителем массы (в этом насколько, я понимаю, будет их исключительность среди бозонов);
2) либо масса изначально безмассовых W/Z бозонов рождается как результат взаимодействия с изначально безмассовыми бозонами Хиггса. То есть масса в данном случае есть результат взаимодействия двух полей.
Нет, не с бозонами Хиггса, а с вакуумным состоянием поля Хиггса. Бозоны - это уже самостоятельные возбуждения поля с энергией выше вакуумной.
Цитата
virus пишет:
Правильно? Видимо правильный ответ включает и первое, и второе, хотя это и отрицает мое изначальное предположение о изначальной безмассовости квантов поля.
Поле Хиггса стоит особняком. Оно не является полем силового взаимодействия как сильное, слабое и электромагнитное, кванты которых как раз исходно и являются безмассовыми. Это такое отдельное поле, которое не является ни полем материи, ни полем силового взаимодействия. Почему так - определенно Вам никто сейчас сказать не сможет. Одной из причин, как я уже говорил ранее, может являться то, что наши представления о поле Хиггса являются некоторой идеализацией, которая очень точно и хорошо описывает физику явлений в достижимом нами диапазоне явлений, а на самом же деле под этой концепцией скрывается какой-то еще более фундаментальный механизм, и когда мы сможем до него добраться, тогда и причина такой выделенности поля Хиггса станет нам понятной. А возможно, что и наши нынешние представления являются именно точными, а не идеализацией, но просто существует некоторая непонятная нам симметрия, которая разделяет квантовые поля на такие вот типы. Это как раз тот вопрос, который на сегодняшний день остается открытым.
Цитата
virus пишет:
Не совсем понятно кстати, почему к фермионам тоже применимо понятие поля
Потому что корпускулярных частиц вещества на самом деле нет. Есть только поля, возбуждения которых мы наблюдаем в виде частиц вещества. А есть поля, которые мы наблюдаем в виде силового поля взаимодействия. То есть на определенном уровне различия между обыденными представлениями о поле и веществе стираются, и мы видим, что это сущности одного уровня, называемые в совокупности материей. Путаница возникает просто из-за того, что мы привыкли, что материя и вещество - это одно и то же, а на самом деле вещество - лишь одна из форм материи, в то время как существует и вторая форма - полевая. То есть существует понятие материи, и оно делится на две формы: вещество и поле. Почему же тогда в квантовой теории говорят именно о полях? Потому что под материей все традиционно привыкли понимать корпускулярное вещество (именно по этой причине фермионные поля традиционно называют полями материи), в то время как "внутри" материя все же больше похоже на традиционное понимание поля.
Цитата
virus пишет:
Есть ли вообще в современной физике выделение в качестве отдельного объекта материи или все рассматривается как "материя/энергия" составляющие что-то единое изначально?
И в физике, и в современной философии, вещество и поле являются формами материи. А сама материя внутренне ближе к традиционному пониманию поля. Поэтому можно говорить о том, что на самом деле все является полями, просто эти поля несколько отличаются по своим свойствам.
Цитата
virus пишет:
Бесконечное поле Хиггса в любой своей точке во Вселенной обладает энергией - получается в нем изначально нет равновесия и оно по умолчанию обладает своей энергией - не слишком ли много для одного поля?
В смысле нет равновесия? Вы, наверное, имели в виду, что поле Хиггса разлито по всей Вселенной, из-за чего именно Вселенная (а не поле Хиггса) изначально неравновесна, поскольку тогда в ней должна действовать сильная гравитация, создаваемая массой конденсата? Ниже я отвечу на такую постановку вопроса.
Цитата
virus пишет:
У меня есть одно (безумное) предположение, что в мире есть изначально какое-то равенство нулю всего сущего (если свести сумму) и мир стал развиваться, когда нуль разделился на плюс и минус грубо говоря.
Именно так сейчас все и представляется. Даже говорят о том, что время и эволюция состояния Вселенной возникает только тогда, когда мы делим Вселенную на нас (наблюдателей) и остальную часть Вселенной. Полная же энергия ее равна нулю, поэтому в ее квантовом состоянии как целого не должно быть ни эволюции, ни времени.
Цитата
virus пишет:
Нет ли для поля Хиггса некоторого другого поля с "обратным" изначальным энергетическим состоянием?
Это еще один открытый вопрос. Мы видим, что наблюдаемая нами величина космологического лямбда-члена (ассоциируемого с энергией вакуума) очень мала - долгое время вообще считалось, что она равна нулю. Попытки же расчитать его величину из представлений квантовой теории поля дают значение, на многие порядки бОльшие наблюдаемого. Что это означает? Это означает, что, с одной стороны, существует какая-то очень тонкая подстройка энергий вакуумных состояний полей (сюда дают вклад все поля, не одно лишь хиггсовское), которая эффективно уменьшает энергию вакуума практически до нуля. С другой стороны, связанная с этим симметрия (этих подстроек) выполняется не точно, а приблизительно, т.е. снова является нарушенной (как и многие другие, как, например, симметрия между материей и анти-материей), в результате чего космологический член все-таки оказывается немного отличен от нуля. Почему мы не можем рассчитать его величину точно? Во-первых, мы не можем правильно оценить вклад гравитационного поля, для которого последовательная квантовая теория пока не построена. Есть очень много наработок, но конкретных результатов, поддающихся экспериментальной проверке, на данном этапе не существует, в том числе и в виду несовершенства наших экспериментов. То есть это еще один открытый вопрос. Ну и, конечно, мы явно ожидаем, что Стандартная модель - это не последний шаг и не полная картина (хотя и поразительно точная для современных экспериментальных возможностей), и мы буквально ждем с огромным нетерпением, когда же эксперименты начнут давать расхождения с ней. Тогда мы сможем посмотреть на готовые теоретические наработки, и какие-то из них отправить в корзину, а к других начать относиться с бОльшим вниманием.
Страницы: Пред. 1 ... 13 14 15 16 17 18 След.
Читают тему (гостей: 2, пользователей: 0, из них скрытых: 0)

Искусственная гравитация на корабле