Die Bausteine ​​der Energie

Was sind die Bausteine ​​der Energie? Woraus besteht Energie? Gibt es ein grundlegendes, theoretisches Teilchen oder etwas Ähnliches, das Energie verursacht, genau wie das Higgs-Boson?

Energie ist eine kontinuierliche Variable, die vier Impulsräume (p_x,p_y,p_z,E) definiert, analog zum vierdimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum (x,y,z,t). Diese Variablen werden verwendet, um die Gleichungen zu definieren, die die Natur, wie wir sie bisher kennen, beschreiben. Sie sind alle kontinuierlich in den uns vorliegenden Formulierungen (obwohl es abenteuerlustige und hoch angesehene Theoretiker gibt , die sie auf einer elementaren Ebene auf eine binäre Form reduzieren könnten). Es wird immer noch 0 Energie- oder Raumdimension akzeptiert.

Wenn es einen „Baustein“ der Energie gibt, wie können dann Objekte existieren, die kleiner als dieser Baustein sind? Es konnte nicht selbst Energie haben, oder?

Es gibt keine.

Das einzige Beispiel, das mir einfällt, sind Strings in der Stringtheorie; Sie gelten als grundlegend, existieren sie also in einer energielosen mikroskopischen Welt? Ist Energie eine inhärente Eigenschaft von Saiten? Oder gibt es keine Antwort auf diese Frage?

Strings existieren, wie alle Modelltheorien der Physik, als Lösungen von Gleichungen im vierdimensionalen Raum-Zeit- und auch im vierdimensionalen Impulsraum, unabhängig von ihren zusätzlichen Dimensionen. Alle sind sowieso kontinuierlich, nichts Grundlegendes ist da.

Wenn ich nur darüber nachgedacht habe, und ich werde eine Frage hinzufügen, die mit der Frage verflochten ist: Wie bekommt das Higgs-Boson Masse, wenn es das Teilchen ist, das Masse verursacht (nach dem, was ich verstanden habe)?

Dies ist eine unglückliche Verwirrung. Es ist das Higgs- Feld , das den massiven Teilchen Massen verleiht, und ist ein notwendiges Feld im theoretischen Standardmodell, das alle bisher bekannten Elementarteilchendaten beschreibt. Das im letzten Sommer gemessene Higgs-Teilchen ist ein weiteres Teilchen im Zoo der Teilchen des Standardmodells, notwendig für seine Vervollständigung und aufgrund des Higgs-Felds ein Beweis dafür, dass das Higgs-Feld da ist, da es das Standardmodell validiert. Auch das Higgs-Teilchen erhält seine Masse aus dem Higgs- Feld .

Es gibt kein bestimmtes Teilchen oder Material oder keine Essenz, aus der alle Energie bestehen würde. Stattdessen ist Energie eine abstrakte Größe – ein numerischer Wert gefolgt von einer Energieeinheit wie Joule – die alle Formen von Materie und „Existenz“ tragen können und die konserviert ist (das Erhaltungsgesetz folgt bekanntlich aus der Zeittranslation Symmetrie der Naturgesetze: Physikalische Phänomene laufen genauso ab wie vor einiger Zeit).

Aus verwandten Gründen ist Energie kein Vielfaches eines "Elementarquanten", kann also beliebig niedrig sein und auch das Inkrement der Energie kann beliebig verringert werden. Zum Beispiel ein Photon der Frequenz$f$trägt Energie$E=hf$und beide$f,E$kann beliebig niedrig sein.

In allen Theorien zur Speziellen Relativitätstheorie – einschließlich der Stringtheorie – ist die Energie gleichbedeutend mit Masse. Also jedes Objekt mit Ruhemasse$m$trägt eine latente Energie$E=mc^2$die riesig ist und die unter Umständen freigesetzt werden kann. Im Gegenteil, eine große Menge an Energie$E=mc^2$kann verwendet werden, um "Masse zu erzeugen" oder "die Masse von Objekten zu erhöhen".

Das Higgs-Boson gibt verschiedenen Elementarteilchen wie W-Bosonen, Z-Bosonen, Leptonen und Quarks die Masse. Man kann sagen, dass es sich – über Selbstinteraktionen (gegenseitige Beeinflussung auf „sich“) – auch die Masse gibt. Die erforderliche mathematische Formel zur Erklärung der eigenen Masse des Higgs-Bosons ist durch gegeben$ah^4-bh^2$potenzielle Energie.

Denken Sie an Währung.

Jedes Währungsstück hat einen anderen Wert – 25 Cent für ein US-Viertel, 1,2 Cent für einen japanischen Yen usw. Es gibt jedoch keinen Wertbaustein. Jedes Stück Währung hat einen bestimmten Wert, aber es ist nicht so, dass ein US-Viertel 21-mal so viele „Wertstücke“ enthält wie eine Ein-Yen-Münze.

Stattdessen gibt uns der Wert einer Münze oder Note eine Möglichkeit, zwischen ihnen umzurechnen. Sie können Ihre Viertel gegen Yen und dann die Yen gegen Viertel eintauschen, und der Gesamtwert ist immer gleich (unter der Annahme, dass keine Transaktionskosten anfallen), obwohl es nichts Besonderes gibt, woraus der Wert besteht. Der Gesamtwert bleibt gleich.

Ersetzen Sie jetzt einfach "Währung" durch "physikalische Systeme" und "Wert" durch "Energie".

Energie zu besitzen ist eine Eigenschaft der Materie. Energie kann von unterschiedlicher Form sein, und die Materie kann unterschiedliche Formen annehmen. Man kann sagen, dass Materie ein Energieträger ist. Materie ist komplizierter als nur ein Energiebaustein – sie besitzt einige andere Eigenschaften.