Bedeutet die Äquivalenz zwischen Trägheits- und Gravitationsmasse irgendetwas über den Higgs-Mechanismus?

Zum Beispiel: die Rolle, die es in einer Theorie der Quantengravitation spielen könnte (dh eine Raum-Zeit-Krümmung verursacht)?

Mir ist klar, dass träge Masse allein aus der Bindungsenergie resultieren kann. Wurde das Äquivalenzprinzip an Elementarteilchen (wie dem Elektron) getestet, deren Masse vollständig auf die Higgs-Kopplung zurückzuführen wäre?

Es scheint eine offensichtliche Frage zu sein, aber ich habe sie noch nie zuvor diskutiert gehört.

Die Higgs-Mechanik wird nur verwendet, um die Masse im Kontext des Standardmodells zu erklären, wo es keine Schwerkraft gibt. Die Frage ist also nicht wirklich sinnvoll. Interessieren Sie sich für Beyond-SM-Theorien (insbesondere SUSY und SUGRA), die einige Higgs-Probleme lösen?
Ich verstehe die Rolle des Higgs im SM, und ich verstehe, dass sich der SM nicht mit der Schwerkraft befasst. Ich habe den Begriff "Standardmodell" in meiner Frage nicht verwendet, da der SM kein Monopol auf Mechanismen der elektroschwachen Symmetriebrechung hat. Trägheits- und Gravitationsmasse sind angeblich äquivalent, daher muss jeder Mechanismus, durch den Trägheitsmasse erzeugt wird, in irgendeiner Beziehung zur Erzeugung von Gravitationsmasse stehen. Rechts?
@ user1247 "Jeder Mechanismus, durch den Trägheitsmasse erzeugt wird, muss in irgendeiner Beziehung zur Erzeugung von Gravitationsmasse stehen" - Wenn ich mich nicht irre, besteht die Beziehung einfach darin, dass man den Spannungs-Energie-Tensor aus der Feldtheorie nimmt, an die Sie glauben Ihren Materieinhalt und setzt ihn in Einsteins Gleichung ein. Vielleicht bezieht sich Ihre Frage nur auf Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie? Bitte bearbeiten Sie Ihre Frage, um genauer zu machen, wonach Sie suchen.

Antworten (2)

Sehr geehrter Benutzer, die Äquivalenz zwischen träger Masse und schwerer Masse sagt uns Folgendes über den Higgs-Mechanismus:

Jede durch den Higgs-Mechanismus erzeugte oder modifizierte Trägheitsmasse muss auch eine Gravitationsquelle der gleichen Größe erzeugen oder modifizieren. Und umgekehrt muss eine durch den Higgs-Mechanismus erzeugte schwere Masse auch eine gleich große träge Masse erzeugen.

Der Grund, warum andere – und ich – über Ihre Frage verwirrt sind, ist, dass das Äquivalenzprinzip uns nicht nur über den Higgs-Mechanismus, sondern auch über Einschluss, elektrostatische Anziehung, sich drehende Gyroskope oder andere Prozesse, Objekte oder Mechanismen dasselbe sagt das stattfindet, stattgefunden hat oder stattfinden wird. Das Äquivalenzprinzip ist ein absolut universelles Gesetz, das für alle Objekte und alle Prozesse in diesem Universum – und darüber hinaus – gilt.

Es stimmt nicht, dass der Higgs-Mechanismus eine besondere Beziehung zum Äquivalenzprinzip hat als jeder andere Mechanismus in der Nicht-Gravitationsphysik.

Was Ihre spezifischere Frage zu den experimentellen Tests betrifft - natürlich, dass es getestet wurde. Die vorliegenden experimentellen Untersuchungen des Äquivalenzprinzips zeigen, dass alle Materialien bis auf die Genauigkeit von das gleiche Verhältnis von träger und schwerer Masse aufweisen 10 − 15 oder so. Verschiedene Materialien haben einen unterschiedlichen Prozentsatz ihrer Masse, der von den Elektronen stammt – je mehr Neutronen ein Material hat, desto kleiner ist der Anteil. Die in den Elektronen gespeicherte Masse kann also von 0,02 % auf 0,05 % steigen. Dies ist zwar viel kleiner als 100 %, reicht aber sicherlich aus, um die Vermutung auszuschließen, dass die Elektronenmasse - wie sie vom Higgs-Mechanismus erzeugt wird - nicht dem Äquivalenzprinzip gehorcht.

Die obigen Prozentsätze liegen nur 3,5 Größenordnungen unter 100 %. Sie haben also noch 12 Größenordnungen übrig, die beweisen, dass die Masse, die durch die Wechselwirkungen der Elektronen mit dem Higgs erzeugt wird, sowohl als Trägheitsmasse als auch als schwere Masse dargestellt wird - mit demselben Verhältnis (eins - in normalen Einheiten) - wie alle anderen Objekte . Also noch einmal, ja, alle Methoden, um Energie/Masse zu erhalten, dh E = M C 2 dem Äquivalenzprinzip gehorchen und diese Tatsache wurde mit erstaunlicher Genauigkeit getestet. Das Äquivalenzprinzip gilt für Massen, die durch den Higgs-Mechanismus, Einschluss oder irgendetwas anderes erzeugt werden.

Diese Tatsache ist ein Problem für einige "billige" Methoden, um das Problem der kosmologischen Konstante zu lösen. Das Problem mit der kosmologischen Konstante ist, dass sogar Dinge wie virtuelle Objekte in der Atomphysik, QCD oder anderswo Quellen von Vakuumenergiedichte erzeugen. Ein Wegwerfen ist nicht möglich, weil ein solches Vorgehen letztlich dem Äquivalenzprinzip widersprechen würde. Das Rätsel ist also, warum die kosmologische Konstante so klein ist, obwohl wir viele mögliche Quellen aufzählen können, die viel größer sind und in jedem denkbaren Maßstab auftreten.

Gruß LM

Vielen Dank für Ihr Interesse, aber: überhaupt nicht, user1247. Die Raumzeitkrümmung wird immer durch die Gesamtmasse verursacht, nicht durch die Ruhemasse, das ist der springende Punkt in Einsteins Gleichungen. Sie beziehen den Einstein-Tensor (der Krümmung) auf den Spannungs-Energie-Tensor. Die 00-Komponente des Spannungs-Energie-Tensors bezieht sich nicht auf die Ruhemasse: Sie bezieht sich auf die Gesamtmasse, einschließlich aller Wechselwirkungsenergien (einschließlich einer mit Higgs), kinetischen Energie oder jeder anderen Form von Energie im Raum (geteilt von C 2 um die Masse zu bekommen). Die anderen Komponenten vervollständigen diese Gesamtenergiedichte zu einem vollen Tensor.
Und nein: es folgt aus nichts, dass das Higgs eine effektive Beschreibung von irgendetwas anderem sein muss – was auch immer Sie mit „begrenzter Energie“ meinen. In der Nicht-Gravitationsphysik (oder der Grenze kleiner G ) wird die schwere Masse unphysikalisch und damit auch das ganze Äquivalenzprinzip. Das Äquivalenzprinzip selbst kann also unmöglich irgendetwas über die Nicht-Gravitationsphysik selbst einschränken. (Die Konsistenz der Quantengravitation sagt etwas aus, aber das ist ein anderes Thema.) Sie besagt nur, dass sich die Schwerkraft richtig verhalten und dieselbe Trägheitsmasse wie die Gravitationsmasse wiederverwenden muss.
Lieber Nutzer, ob das Teilchen neutral ist, ist völlig zweitrangig. Es gibt viele andere Formen von Wechselwirkungsenergie - abgesehen von der elektrostatischen Energie - die ein solches neutrales Teilchen haben kann. Die Neutralität hat keinen Bezug zum Problem. Das Adjektiv „stationär“ ist relevanter, aber immer noch falsch. Wenn Sie einen Neutronenstern haben, kann er als eine Ansammlung von (fast ...) stationären Neutronen usw. angesehen werden. Aber es gibt immer noch eine starke, QCD-ähnliche Wechselwirkungsenergie zwischen den Neutronen und stellen Sie sicher, dass die Wechselwirkungsenergie still ist Beitrag zum Gravitationsfeld.
Lassen Sie mich diesen Austausch zusammenfassen, dass Sie weder an das Äquivalenzprinzip noch an die Äquivalenz zwischen Masse und Energie glauben. Aber beide haben völlig Recht und implizieren, dass jede Form von Energie – eine, die konserviert ist und die sich durch die (erhöhte) Trägheit eines Objekts manifestiert – auch das Gravitationsfeld der gleichen Größe erzeugt. Die Natur ist bei diesem Prinzip nicht schlampig und lässt keine Begriffe wahllos aus – wie manche Menschen, die dazu neigen.
Sehr geehrter Benutzer, in der Tat ist es ein Hauptmerkmal des Higgs-Mechanismus, dass er die Lagrange-Massenterme durch einen tieferen Mechanismus erklärt - die Wechselwirkung mit einem Higgs-Feld. Aber sobald Sie die Theorie um den relevanten Nicht-Null-Vakuum-Erwartungswert des Higgs-Felds erweitern, der zum Studium der Physik benötigt wird, erhalten Sie Lagrange -Massenterme. Die Higgs-induzierte Masse der Leptonen und Quarks (und W,Z-Bosonen) ist also viel weniger "eingeschränkt" als 98% der Protonenmasse, die aus "Einschluss" anstelle von Lagrange-Massentermen (bei jeder Zerlegung) stammt .
Jedenfalls, ob man die Protonenmasse - meist aus Gluonen und Gluonen-induzierten Wechselwirkungen stammend - und/oder die Elektronenmasse - die aus der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld stammt - als "begrenzte" oder "unbegrenzte" Energieform bezeichnet, hat absolut kein Bezug zum Äquivalenzprinzip. Das Äquivalenzprinzip impliziert nicht, dass die Masse in einer begrenzten oder unbegrenzten Form vorliegen muss, was auch immer diese Worte in der Nicht-Gravitationsphysik bedeuten mögen. Es besagt nur, dass jede Masse, die man in einer Nicht-Gravitationstheorie erhält, auch die Schwerkraft proportional zu ihrer Trägheit (oder konservierten Energie) erzeugt.
Sehr geehrter Benutzer, ja, wenn er um das symmetriebrechende Vakuum erweitert wird, erzeugt der Higgs-Mechanismus die Massenterme für die punktförmigen Teilchen auf genau die gleiche Weise, wie die Massenterme für diese Teilchen geschrieben wurden – ob es sich um massive Eichfelder oder um massive handelte Dirac-Fermionen - bevor der Higgs-Mechanismus entdeckt wurde. Es ist anders als ein komplexer Ursprung der Protonenmasse. Aber „anders“ bedeutet nicht „falsch“. Insbesondere bedeutet es nicht „mit dem Äquivalenzprinzip unvereinbar“.
Und in Bezug auf Ihren letzten Kommentar über diesem Kommentar von mir, nein: Es gibt keine "zwei verschiedenen Möglichkeiten", die Schwerkraft zu beschaffen. Aus allgemeiner Sicht gibt es eine Möglichkeit, die Schwerkraft zu erzeugen: Energie/Masse tritt als rechte Seite in Einsteins Gleichungen ein und verursacht eine Krümmung. Aus detaillierterer Sicht gibt es ungefähr unendlich viele Möglichkeiten, die Schwerkraft zu beschaffen, weil es ungefähr unendlich viele Energieformen gibt. Die Wechselwirkungsenergie zwischen Quarks und die Wechselwirkungsenergie mit dem Higgs sind nur zwei Beispiele unter hunderten anderen.

Die Äquivalenz zwischen Trägheits- und Gravitationsmassen (das schwache Äquivalenzprinzip) gilt streng genommen nur in metrischen Gravitationstheorien wie Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Sie kann zB in Skalar-Tensor-Theorien der Gravitation (verallgemeinerte Brans-Dicke-Theorien) verletzt werden, sofern die skalare Komponente nicht-universal an Materie koppelt. Das Higgs-Boson kann tatsächlich die Rolle einer solchen skalaren Komponente gemischt mit dem skalaren Graviton spielen, da es keinen Grund gibt, eine Kopplung des Higgs-Feldes an die gravitative Skalarkrümmung zu verbieten. Daher grundsätzlich, wird das schwache Äquivalenzprinzip gebrochen. Mit der vernünftigen Higgs-Boson-Krümmungs-Kopplung ist diese Verletzung jedoch praktisch nicht beobachtbar, wegen der Kleinheit der Higgs-Yukawa-Kopplungen mit der lichterzeugenden Materie und der Kurzreichweitennatur der Higgs-Austauschkraft.

Das Higgs-Feld ist unter der elektroschwachen Eichsymmetrie geladen. Wenn es eine Kopplung zwischen dem Higgs-Feld und der Krümmung gibt, müsste dies in Bezug auf das Quadrat des Higgs-Felds sein.
Bedeutet die Äquivalenz zwischen Trägheits- und Gravitationsmasse irgendetwas über den Higgs-Mechanismus?
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