Besteht alles aus masselosen Teilchen?

Photonen haben keine Masse. Dennoch interagieren sie wie alle Energie gravitativ mit anderen energetischen und massiven Teilchen. Das bedeutet, wenn Sie mehrere Photonen in ein System einbringen, erhalten Sie etwas, das Masse zu haben scheint, obwohl keines der konstituierenden Teilchen Masse hat.

Das wundert mich:

Ist Masse wirklich ein grundlegender Teil der Realität? Könnte es nicht sein, dass massive Teilchen (Protonen/Neutronen/Elektronen) nur aus masselosen Teilchen wie Photonen bestehen, die verknotet, auf einen kleinen Bereich beschränkt sind und in sehr engen Umlaufbahnen herumsausen? Alles ist also gewissermaßen masselos?

Die Suche nach und die Entdeckung des Higgs-Bosons legt für mich nach meinem begrenzten Verständnis nahe, dass Wissenschaftler glauben, Masse sei eine grundlegende Eigenschaft einiger Teilchen. Und auch diese Masse unterscheidet sich grundlegend von anderen Energiearten (obwohl eine Umwandlung möglich ist). Schließt all dies ein System aus, wie ich es beschreibe?

Ich kann aus dem letzten Absatz keinen Sinn machen. Es scheint keine logische Verbindung zwischen dem Material über die Higgs und dem Rest der Frage zu geben. Beachten Sie, dass der größte Teil der Masse gewöhnlicher Materie nicht vom Higgs-Mechanismus stammt.
Was Ben Crowell gesagt hat. Auch die Masse ist eine grundlegende Eigenschaft: Es ist einfach die Energie, die ein System im Ruhezustand hat. Das "System" kann im Inneren beliebig kompliziert sein: Es könnte eine beliebige Menge an Bewegungs- und Wechselwirkungsenergie der inneren Bestandteile haben. Aber stellen Sie es in eine Black Box und fragen Sie: Ist das System in Ruhe? Wenn ja, ist die Gesamtenergie, die es hat, seine Masse. Photonen haben keine Masse, einfach weil sie nicht zur Ruhe gebracht werden können.
Der letzte Absatz ist eine Aussage über meine Unwissenheit – ich weiß nur, dass Wissenschaftler etwas namens Higgs-Boson entdeckt haben und dass sie sagten, dass dies das ist, was Teilchen Masse verleiht ... Basierend auf diesem begrenzten Verständnis impliziert dies für mich, dass Wissenschaftler glauben Masse ist eine fundamentale Eigenschaft. Aber ich verstehe nicht genau, warum es so ist ... Die Antwort von David Z ist sehr hilfreich.
Einige Änderungen am letzten Absatz wurden hinzugefügt, um die Richtigkeit zu gewährleisten und um zu verhindern, dass andere hier abgelenkt werden.
Dies steht kurz davor, eine nicht dem Mainstream entsprechende Idee zu suggerieren. PS: Es ist das Higgs-Feld, das Teilchen durch die Higgs-Mechanik Masse verleiht, nicht das Higgs-Boson, das ist nur ein populärer Mythos, den die Medien verbreiten.
Dimension10: Ich versuche definitiv nichts vorzuschlagen. Ich bin kein Experte ... Ich versuche nur zu verstehen, ob Wissenschaftler glauben, dass Masse grundlegend ist (in dem Sinne, dass Masse selbst nicht aus anderen Energieformen besteht), und wenn ja, warum?
Siehe auch : physical.stackexchange.com/q/64232/2451 und darin enthaltene Links.

Antworten (2)

Es ist sicherlich möglich, dass die Masse eines Teilchens teilweise aus der kinetischen Energie masseloser Teilchen stammt; Beispielsweise ist etwa die Hälfte der Masse eines Protons die kinetische Energie seiner Gluonen. Aber die Art von Masse, die Elementarteilchen haben, die vom Higgs-Mechanismus herrührt, scheint nicht so zu sein. Vielleicht entdecken wir eines Tages, dass es so ist. (Dies wäre zum Beispiel der Fall, wenn sich die Stringtheorie als richtig herausstellt.)

Übrigens glauben Wissenschaftler nicht, dass sich Masse grundlegend von Energie unterscheidet. Masse ist nur eine Art von Energie.

Was das OP fragt, klingt eher nach Preons als nach Saiten. Preon-Theorien haben aufgrund des Confinement-Problems Schwierigkeiten: physical.stackexchange.com/a/64646/4552
Sicher, ich habe gerade die Stringtheorie als ein Beispiel (das bekannteste) dafür angeführt, wie die Massen der fundamentalen Teilchen tatsächlich Energie sein könnten. Soweit ich weiß, wurden Theorien dieser Art nicht ausgeschlossen, obwohl es Probleme wie die Eindämmung gibt, mit denen man sich befassen muss.
Danke dafür. Sehr hilfreiche Antwort ... Was ich meinte, als ich sagte "Masse unterscheidet sich grundlegend von Energie", ist, dass Masse eine grundlegende Eigenschaft ist, die sich von anderen Arten von Energie unterscheidet. Ich merke jetzt, dass es schlecht formuliert ist. Danke für die Korrektur.
FYI @BobIsNotMyName Ich habe gerade einen Fehler bemerkt (und behoben): Masse kommt nicht vom Higgs- Boson , sondern vom Higgs - Mechanismus , von dem die Existenz des Bosons nur ein Nebeneffekt ist.
Ist es wirklich richtig, "kinetische Energie masseloser Teilchen" zu sagen? Ich dachte, kinetische Energie folgt immer E = 1/2 mv ^ 2 ... dh Photonen haben keine kinetische Energie. Oder liege ich falsch?
@BobIsNotMyName: Das ist nur in der nicht-relativistischen Newtonschen Mechanik. In der Speziellen Relativitätstheorie ist die Gesamtenergie (Ruhe + Kinetik). E = m 2 c 0 4 + p 2 c 0 2 , wo c 0 ist die Lichtgeschwindigkeit und p ist der Schwung und m ist die Masse (natürlich können Sie die Quadratwurzel erweitern, um nur die kinetische Energie als unendliche Reihe zu erhalten), die sich für masselose Teilchen auf reduziert E = p c 0 . Dieses Zeug kann auch aus dem 4-Impuls folgen, aber lassen Sie es uns vorerst einfacher halten, ; .
@ Dimension10: Ich verstehe das (war kürzlich auf die erweiterte Form von E = mc ^ 2 gestoßen, die Sie detailliert beschrieben haben) ... Ich war mir nur nicht sicher, ob "kinetische Energie" der richtige Ausdruck für die Art von Energie ist, die Photonen haben .
@BobIsNotMyName Ja, das ist es. Kinetische Energie ist definiert als die Differenz zwischen relativistischer Gesamtenergie (der E dass Dimension10 die Formeln für) und Massenenergie ( m c 2 ).

Dies ist eine sehr interessante Frage. Es stellt sich heraus, dass im Standardmodell vor dem Symmetriebruch das einzige Teilchen mit einem Massenterm das Higgs-Boson selbst ist (und möglicherweise die Neutrinos). Die Fermionen und schwachen Eichbosonen erwerben Masse durch den Higgs-Mechanismus und mehr Masse in der Natur wird dadurch erzeugt Einschluss von Quarks innerhalb der Nukleonen, aber es gibt einen wirklichen Sinn, in dem alles im Standardmodell + Gravitation aus masselosen Teilchen besteht, mit Ausnahme von Higgs und möglicherweise Neutrinos.

Dies ist von Bedeutung, da es bedeutet, dass das Standardmodell nahezu konforme Invarianz aufweist. Dies ist eine Invarianz unter einer Raum-Zeit-Symmetrie, die Entfernungsmaßstäbe lokal ändern kann, solange alle Winkel fest bleiben. Nur der Higgs-Massenterm bricht die Symmetrie. Es wurde vorgeschlagen, dass das Standardmodell eine exakte konforme Invarianz in klassischer Form mit dem in der Quantentheorie dynamisch erzeugten Higgs-Term haben könnte, aber dies ist noch keine hoch angesehene Idee.

Besteht alles aus masselosen Teilchen?
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