Das Higgs-Feld, wie ich es beim Lesen von Laienartikeln verstehe, durchdrang das gesamte Universum nur einen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall. Gibt es noch andere Bereiche, die sie kennen oder über die sie theoretisieren?
Liege ich falsch in der Annahme, dass ein Feld, das das gesamte Universum durchdringt, im Gegensatz zu einem lokalisierten Feld, das eine Eigenschaft der Gravitationsanziehung oder des Elektromagnetismus sein kann, eine Eigenschaft des Raums selbst oder eine Eigenschaft ist von Vakuumenergie könnte man es anders ausdrücken?
Entschuldigung, wenn dies zu vage ist. Es klingt irgendwie vage, während ich es schreibe. Kurz gesagt, die Frage ist, ist das Higgs-Feld einzigartig oder gibt es andere Felder, die damit verglichen werden können?
In der Quantenfeldtheorie ist es eigentlich nicht offensichtlich, wie viele Felder es gibt, da Felder Komponenten haben können. Wenn wir zwei Felder haben Und , können wir sie lediglich als Bestandteile desselben Feldes betrachten. Oder umgekehrt, wenn Und Komponenten eines Feldes sind, können wir sie umbenennen Und .
Es bringt Physiker jedoch in die falsche Richtung, Felder auf eine Weise aufzuteilen, die der speziellen Relativitätstheorie widerspricht. Die spezielle Relativitätstheorie schreibt vor, dass sich bei Beobachtern mit relativ zueinander verdrehten Koordinatenachsen die Spinkomponenten vermischen. (Wenn Sie es auf den Kopf stellen, wird Spin-Up zu Spin-Down!) „Das Spin-Up-Positron“ ist also keine Spezifikation einer Feldkomponente, die Physikern gefällt. Spin up nach wem? Die spezielle Relativitätstheorie mischt in gewissem Sinne auch Positronen und Elektronen, sodass alle vier Möglichkeiten – Spin up/down Positron, Spin up/down Elektron – als lediglich Komponenten desselben Feldes betrachtet werden, und welche Komponente welche ist, hängt davon ab, wer Sie sind fragen.
Quarks und Gluonen nach Farbe aufzuteilen ist ebenfalls unphysikalisch. Die Farbe eines Quarks ist nicht einmal dem Experiment zugänglich.
Somit haben wir im Standardmodell, zerlegt in die kleinsten Komponenten, die durch die Relativitätstheorie (und Eichinvarianz) erlaubt sind,
In der Natur gibt es möglicherweise noch weitere Felder, die wir noch nicht entdeckt haben. Was auch immer dunkle Materie ist, es ist keines der oben genannten Dinge. Es könnte Quarks geben, die noch schwerer sind als die Spitze, die wir noch nicht in Beschleunigern gesehen haben. Viele Leute haben über Modelle mit mehr als einem Higgs-Feld nachgedacht. Wenn Supersymmetrie in der Natur realisiert wird, müssen wir die Liste verdoppeln. Im Prinzip sollten wir der Liste auch ein Gravitationsfeld hinzufügen, aber die Quantenfeldtheorie ist mit ziemlicher Sicherheit nicht das richtige Werkzeug für die Gravitation, daher zögere ich.
Jedes Teilchen hat ein entsprechendes Feld, das den gesamten Raum durchdringt, genauso wie das Higgs-Feld ein Feld hat, das dies tut.
Das Spin-up-Elektron. Das Spin-down-Elektron. Das Spin-up-Positron. Das Spin-Down-Positron.
Die Up-Quarks (alle drei Farben und beide Spins). Das Down-Quark (alle drei Farben und beide Spins). Dasselbe gilt für den Charme, seltsam, oben und unten. Und das doppelt, weil all diese Quarks jeweils ein Antiteilchen mit der entsprechenden Antifarbe und entgegengesetzter elektrischer Ladung haben, so wie das Elektron sein Antiteilchen, das Positron, hatte.
Dann gibt es zwei weitere Leptonen wie das Elektron, das Myon und das Tau-Lepton (jedes hat zwei Spins und ein Antiteilchen mit entgegengesetzter elektrischer Ladung).
Das sind alle Fermionen, die elektrisch geladen sind. Dann gibt es die acht Gluonen und sie hätten jeweils drei Spins, aber da sie masselos sind, haben sie stattdessen zwei Helizitätszustände und sie sind ihre eigenen Antiteilchen.)
Die Gluonen sind auch Bosonen wie das Photon, es gibt nur zwei Photonenfelder, eines für jede Helizität (es gäbe drei Spins, aber das Photon ist auch masselos)
Es gibt noch mehr Bosonen, die Und jeder von ihnen hat drei Spins. Und die Neutrinos sind die ladungslosen Fermionen und die ladungslosen Leptonen. Es gibt eines für jedes der geladenen Leptonen (eines für das Elektron, eines für das Positron, eines für das Tao und eines für sein Antiteilchen, eines für das Myon und eines für sein Antiteilchen).
Das sind die, die wir gesehen haben, manche Leute sagen gerne mehr voraus. Das ist schon ziemlich viel und der Higgs ist nichts Besonderes (nun, es ist der einzige Spin 0, den wir gesehen haben, also mussten wir nicht mehrere Versionen für Spin oder Helizität haben).
Wenn es ein Graviton gibt, wäre das ein anderes.
Wenn jemand über frühe Tage spricht, dann denke ich, dass die Idee dahinter ist, dass sich das Higgs sehr früh in einen niedrigeren Energiezustand bewegt.
Was den Fall des Higgs-Felds von dem anderer Teilchen unterscheidet, ist, dass das Higgs-Feld im Vakuum einen Erwartungswert ungleich Null hat. Wenn sich das elektromagnetische Feld also in seinem niedrigsten Energiezustand befindet, bedeutet dies, dass die Feldstärke im Durchschnitt Null ist (es gibt immer noch Quantenfluktuationen, aber im Durchschnitt ist sie Null). Beim Higgs-Feld ist dies jedoch anders, der niedrigste Energiezustand des Higgs-Felds wird nicht für eine Feldstärke von Null erreicht, sondern für eine endliche Feldstärke.
In der Inflationstheorie postuliert man die Existenz der Inflation , die ebenfalls einen Vakuum-Erwartungswert ungleich Null hätte.
BenutzerLTK
Ian Michael Williams