2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  След.
 
 Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 10:39 
Аватара пользователя


18/02/15
153
Что современные теории говорят о взаимодействии этих полей?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 11:06 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Поскольку поле Хиггса скалярное, то член взаимодействия может обойтись без спиновой связности, как я понимаю.

Конденсат поля Хиггса должен давать вклад в ТЭИ как Λ-член, но поскольку теорией абсолютная величина энергии не фиксируется, то он остаётся неопределённым.

А возбуждения, то есть сами бозоны Хиггса, должны гравитировать как обычные частицы, соответственно своей массе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 12:32 
Аватара пользователя


18/02/15
153
Если масса частицы есть не что иное, как взаимодействие с полем Хиггса, какой тогда смысл вкладывается в понятие массы покоя частицы? И еще чем тяжелее частица, тем больше гравитонов она излучает. Получается, поле Хиггса влияет на гравитацинное поле. И последний вопрос - так как гравитационное поле ослабевает с расстоянием, что происходит с гравитонами, испущенными в пустое пространство. Они так и будут бесконечно блуждать и что будет происходить с их энергией?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 14:31 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
kinoman84 в сообщении #980145 писал(а):
Если масса частицы есть не что иное, как взаимодействие с полем Хиггса

Это вообще говоря неверно. Взаимодействие с полем Хиггса приводит к появлению массы, и при этом - не всей массы.

    http://physics.stackexchange.com/questions/64232/your-mass-is-not-from-higgs-boson/64236#64236
    Цитата:
    Higgs mechanism is not the universal mass-responsible detail, but the ultimate. Other mechanisms could give you large quantities of mass - and in fact they do - but there is still some part which they are unable to explain. And that's why the Higgs mechanism is needed.

    Numbers for you:

    For the atom of hydrogen:
    Total mass - about 1 GeV
    Electromagnetic field - several eV (billionth parts)
    Nuclear force field - none
    Masses of electron and quarks - by Higgs mechanism - about 20 MeV
    The rest is due to gluons (and virtual quarks) tension and motion.

    For other atoms:
    Total mass - about 1 GeV per nucleon (proton or neutron)
    Electromagnetic field - up to keV per proton (not the field inside the nucleus itself)
    Nuclear force field - up to several MeV per nucleon
    Electromagnetic field inside the nucleus - up to the same as nuclear force field's part
    Masses of electrons and quarks - by Higgs mechanism - about 20 MeV per nucleon
    The rest is due to ... see above.

kinoman84 в сообщении #980145 писал(а):
какой тогда смысл вкладывается в понятие массы покоя частицы?

Никакого! Нет такого понятия! Есть просто понятие массы.

    GAA в сообщении #737288 писал(а):
    «Ищу литературу по…»

    Это надо знать!
    О релятивистской массе, почему масса фотона 0, почему формулы в школьных учебниках неправильные

    Окунь Л. Б. Понятие массы (Масса, энергия, относительность). Методическая заметка. УФН 158 (3) 511–530 (1989)
    - http://ufn.ru/ru/articles/1989/7/f/

kinoman84 в сообщении #980145 писал(а):
Получается, поле Хиггса влияет на гравитацинное поле.

Ну да, разумеется, косвенно (точнее, юкавский член взаимодействия массивных полей с полем Хиггса входит в ТЭИ этих полей, и при добавлении гравитационного поля как калибровочного, порождает и соответствующий член взаимодействия трёх полей).

kinoman84 в сообщении #980145 писал(а):
И последний вопрос - так как гравитационное поле ослабевает с расстоянием, что происходит с гравитонами, испущенными в пустое пространство. Они так и будут бесконечно блуждать и что будет происходить с их энергией?

Аналогично фотонам:
    http://physics.stackexchange.com/questions/132833/how-do-charged-particles-interact/132912#132912
    Цитата:
    The most important thing to settle beforehand is that the picture of interaction by exchanging virtual particles assumes essentially quantum arrangement. That means some different way of thinking about reality and processes. I advice the popular book
    Feynman. QED, The Strange Theory of Light and Matter
    that explains it the best way. Here I tell very roughly the most important points.

    In classical physics you can think that processes proceed as they are described as the time goes by. In quantum physics, you think by the following pattern *):

    1. You imagine the process as a whole, from its initial state to its final state.
    2. For this process as a whole, you calculate a complex number called the probability amplitude (it is just a word, don't think of its sense). In the Feynman's book it is called 'arrow' for simplicity.
    3. You imagine all other possible processes that give exactly the same final state. For them you repeat steps 1 and 2. Sometimes you can skip very complicated processes because they give very small numbers.
    4. You add all probability amplitudes, and only after that you decide, whether the process has taken place at all.

    For the interaction by the exchange of virtual particles, this means that the absorber has the same importance as the emitter. It is the presence of the absorber "in the right place and time" that makes the whole process possible at all.

    Added later: Also for the words emitting and absorbing, they are used in some figurative sense, since the virtual photons are emitted and absorbed within the bounds of a single quantum process, and cannot reach some detector, for example. Also, the temporal order of interactions can switch depending on the viewpoint, so the roles of the emitter and the observer can switch as well. More about that in Feynman's.

    Now we are ready to go through your questions.

    Цитата:
    What determines the energy and direction of the emitted photon?

    The positions and velocities of both the emitter and the absorber. After some perplexed 4-dimensional algebra, that comes down to the usual Coulomb and Biot-Savart laws.

    Notice that for two static charges the energy of the photon would be 0! Such photons would transfer only momentum, until at least one of charges would gain some speed. That corresponds to the fact that the Coulomb force does not produce power if the charge does not move.

    Цитата:
    How often can a particle emit a photon?

    As often as it needed to make the interaction of needed strength, for given emitter and absorber.

    Цитата:
    How often can a particle absorb a photon?

    As often as it needed to make the interaction of needed strength, for given emitter and absorber.

    These two questions lead to the question "how often two particles actually exchange photons?" That is calculated by the value of action of the whole process (which you have considered on the step 1). Very roughly, you can take the energy of interaction $E$, the interval of time $\Delta t$, and then the action per that time would be $A=E\,\Delta t$. This action can be attibuted (very roughly) to the interchange of $n$ photons where $A=2\pi\hbar n=hn$ and $2\pi\hbar=h$ is the Plank's constant.

    You see that the closer charges are, the more photons they exchange, and as the time goes by, more and more photons run between them. For macroscopic charges and distances, the number of photons would be very large, so the interaction feels smooth as the classical physics tells. For elementary particles flying by, it is not unusual to exchange only one photon (or none at all), which is one of the most interesting processes for the particle physics.

    Цитата:
    Can one particle emit and absorb multiple photons at once?

    In the Quantum Electrodynamics (QED), no. In some other interactions, it is sometimes possible, for example, one gluon (which is charged with color charge) can emit two other gluons at once.

    Цитата:
    Where does the energy to emit a photon come from?

    From the energy of the charged particle. But remember, the energy of a photon can be 0 (see above). So it is not needed to have some spare energy to take part in interactions. And sometimes the charged particle can get energy, if the other charged particle gives it.

    Цитата:
    Is the destination of the photon somehow pre-determined or is the photon simply emitted in the hopes of being absorbed?

    The destination is determined: it is the absorber. But it is not pre-determined in some temporal sense, because the quantum process happens as a whole, and not by some consecutive stages. Just when the absorber happens to be there to catch the photon, it is emitted.

    If the absorber does not happen to be there, actually the photons are emitted anyway. But that is a very special case: all these photons go back to emitter. They do not take any energy or momentum, and their very existence would be unobservable, but they show themselves in some subtler phenomena, being known as radiative corrections.

    ----------------
    *) It is important to note that quantum physics can be represented in several ways mathematically equivalent. Here I tell only the Feynman Path Integral picture, which is the most natural for the story about virtual particles. But some explanations would sound wrong and would turn on the different side, if one would start with Schrodinger picture, for example.

(Некоторые пункты этого ответа не относятся непосредственно к вашим вопросам, но в других темах вы проявили интерес к ним, поэтому я их оставил.)

Итак, вкратце: гравитоны, испущенные в пустое пространство, не блуждают, поскольку фактически их испускание так и не совершается как реальное событие. Только если гравитон найдёт своего получателя, тогда он фактически будет испущен и поглощён, и в такой ситуации он передаст нужные импульс и энергию.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 16:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Munin в сообщении #980188 писал(а):
(Некоторые пункты этого ответа не относятся непосредственно к вашим вопросам, но в других темах вы проявили интерес к ним, поэтому я их оставил.)

А, нет, пардон, я вас перепутал.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 17:19 
Заслуженный участник


06/07/11
5627
кран.набрать.грамота
Munin в сообщении #980188 писал(а):
Masses of electrons and quarks - by Higgs mechanism - about 20 MeV per nucleon
А вопрос элементарности кварков и электронов - закрыт? Или есть некая вероятность того, что это тоже составные частицы?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение19.02.2015, 17:30 


20/10/14
91
Munin в сообщении #980188 писал(а):
Аналогично фотонам:

Munin в сообщении #980188 писал(а):
гравитоны, испущенные в пустое пространство, не блуждают, поскольку фактически их испускание так и не совершается как реальное событие. Только если гравитон найдёт своего получателя, тогда он фактически будет испущен и поглощён, и в такой ситуации он передаст нужные импульс и энергию.


Таааак, не понял. Есть некий источник, который испустил фотон в пустое пространство. Летит он себе и так и не находит "получателя", то есть объект, который его поглотит. Это значит что, что фотон вовсе не был испущен?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение20.02.2015, 05:09 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
rockclimber в сообщении #980267 писал(а):
А вопрос элементарности кварков и электронов - закрыт? Или есть некая вероятность того, что это тоже составные частицы?

Во-первых, он не закрыт, но шансов на их неэлементарность - очень мало. В отличие от уровня адронов, на котором были прямые указания на то, что это составные частицы. На уровне кварков и электронов - во-первых, таких указаний нет, модель их элементарности всё объясняет. А во-вторых, при попытках построить модель их неэлементарности, возникают трудности типа необъяснимых натяжек и совпадений - того, что называют "ненатуральностью".

SamPox в сообщении #980269 писал(а):
Таааак, не понял. Есть некий источник, который испустил фотон в пустое пространство. Летит он себе и так и не находит "получателя", то есть объект, который его поглотит. Это значит что, что фотон вовсе не был испущен?

Надо отличать реальные и виртуальные фотоны.

Для реального фотона, весь процесс состоит в испускании фотона. После этого процесс свершился. Фотон может и не найти получателя.

Для виртуального фотона, процесс состоит в испускании и поглощении. Если фотон не находит получателя, то он вовсе не был испущен. Но есть довольно странные возможности найти получателя:
- фотон может вернуться к источнику, и поглотиться им;
- фотон может поглотиться одной из частиц виртуальной пары частица-античастица, которые возникли в вакууме, и сразу же исчезли обратно.

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 17:48 
Аватара пользователя


18/02/15
153
Munin

Тогда получается гравитация действует на бесконечном расстоянии. Рано или поздно эти испущенные однажды виртуальные гравитоны столкнутся с другими и станут реальными?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 18:29 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
kinoman84 в сообщении #980903 писал(а):
Тогда получается гравитация действует на бесконечном расстоянии.

Да. И что в этом удивительного?

kinoman84 в сообщении #980903 писал(а):
Рано или поздно эти испущенные однажды виртуальные гравитоны столкнутся с другими и станут реальными?

Виртуальные гравитоны столкнутся с другими частицами, и поглотятся.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 18:55 
Аватара пользователя


18/02/15
153
А за счет чего гравитация с расстоянием ослабевает? Из за уменьшегия энергии гравитонов или их плотности? Вот пишут что при подлете к черной дыре корабль может разорвать на куски из-за разницы в силе гравитации. Откуда берется эта огромная разница на столь малых отрезках?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 19:11 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
kinoman84 в сообщении #980920 писал(а):
А за счет чего гравитация с расстоянием ослабевает? Из за уменьшегия энергии гравитонов или их плотности?

Из-за уменьшения их "плотности", или что то же самое, вероятности словить гравитон.

Энергия гравитонов в статическом случае нулевая. Это значит, что когда два тела взаимно неподвижны, то между ними нет передачи энергии. Но когда пробное тело приближается к притягивающему, то оно ускоряется, и его энергия растёт (только в начальный момент не растёт). Это соответствует ненулевой энергии гравитона. И кстати, если пробное тело удаляется от притягивающего, то оно замедляется, и его энергия падает - это соответствует отрицательной энергии, переданной гравитоном.

kinoman84 в сообщении #980920 писал(а):
Вот пишут что при подлете к черной дыре корабль может разорвать на куски из-за разницы в силе гравитации. Откуда берется эта огромная разница на столь малых отрезках?

Может и не разорвать, если сама чёрная дыра достаточно велика. Тогда разорвёт уже внутри чёрной дыры.

Откуда берётся разница - легко понять, если сравнить расстояние до центра притяжения с размерами самого корабля. Если они одного порядка, то силы притяжения, действующие на нижний и верхний конец корабля, могут отличаться в разы́. А силы притяжения со стороны чёрной дыры и так большие, поэтому и разница получается большой.

И кстати, чёрную дыру для этого брать не обязательно: то же самое возникает для Земли и Луны. Из-за этого в гидросфере Земли происходят приливы. Отсюда, эта разница по традиции называется приливными силами.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 19:24 
Аватара пользователя


18/02/15
153
Munin
А не могли бы вы объяснить, как вообще действует механизм гравитации? Гравитон несет с собой информацию о том, куда нужно будет направиться частице, которая его поглотит?

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 19:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
kinoman84 в сообщении #980929 писал(а):
А не могли бы вы объяснить, как вообще действует механизм гравитации?

Дело в том, что я мог бы объяснить, но я себе представляю несколько таких механизмов, и не знаю, какой надо объяснять :-)

Очень интересное и важное свойство физики состоит в том, что она позволяет рассказать о реальности на нескольких языках, очень непохожих друг на друга, и все эти рассказы будут правильными. Это непривычно для школьников - их не знакомят с физикой в должном объёме, и им кажется, что физика - это некоторый единственный "рассказ про то, как всё взаправду происходит в реальности". А на самом деле, физика - это некоторое приближение, модель реальности - очень хорошая модель, соответствующая реальности с высочайшей точностью! - и вот, к реальности можно приближаться с разных сторон, и давать разные приближения. Это чем-то похоже на портрет: одного человека можно запечатлеть на разных портретах с разных ракурсов, и все они будут хороши и точны. И хотя один отдельный портрет передаёт достаточно хорошее впечатление о человеке, но несколько портретов всё же лучше. Так и профессиональный физик знает несколько моделей, описывающих одно и то же явление, одну и ту же часть реальности, и пользуется ими всеми.

Для гравитации можно говорить, например:
1. О ньютоновской гравитации - это модель, прекрасно описывающая сравнительно медленные движения любых тел и масс, и их систем, таких как Земля, Солнечная система, Галактика, и группы и скопления галактик.
2. Об общей теории относительности - это не совсем удачное, но прижившееся название, а по сути ОТО - это релятивистская полевая теория гравитации, аналогичная электродинамике - теории электрических и магнитных полей и явлений. ОТО описывает явления за рамками ньютоновской гравитации: (а) быстрые движения, со скоростью около или равной скорости света, и (б) экстремально сильное притяжение. Таким образом, ОТО необходима для обсуждения действия тяготения на фотоны, для обсуждения чёрных дыр, и для обсуждения космологии Вселенной в целом. Модель ОТО основана на искривлении пространства-времени.
3. О квантовой теории гравитации. Полноценной квантовой теории гравитации ещё не построено, но начальный уровень уже создан, и он как раз вводит понятие гравитона - частицы-переносчика гравитационного взаимодействия. Считается, что квантовая гравитация выходит ещё дальше за рамки ОТО, и затрагивает такие явления, где одновременно важными становятся и экстремально сильное притяжение, и микроскопические масштабы. Хотя, разумеется, она охватывает и все более простые неэкстремальные случаи. Язык квантовой теории - это язык частиц и квантовых процессов, и на первый взгляд он несовместим с языком ОТО - но это на первый взгляд, а если всерьёз изучить обе теории, то станет ясно, как они между собой стыкуются - это в основном касается математического уровня, как одни формулы переходят в другие.

kinoman84 в сообщении #980929 писал(а):
Гравитон несет с собой информацию о том, куда нужно будет направиться частице, которая его поглотит?

Да, точнее, куда ей надо будет ускориться.

 Профиль  
                  
 
 Re: Гравитационное поле и поле Хиггса
Сообщение21.02.2015, 20:15 
Аватара пользователя


18/02/15
153
Еще я не могу понять, что значит "свет отклоняется от прямолинейной траектории вблизи массивных объектов". Ведь в этом случае часть скорости фотонов отвлекается на это самое смещение.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 106 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group