A fizika kalandja

Újabb hírek a Higgs bozonról

2019. március 08. - 38Rocky

 

2012-ben nagy tudományos szenzációt jelentett, hogy az LHC gyorsító kutatói bejelentették egy új szubatomi részecske felfedezését, amelynek tulajdonságai megfeleltek a Higgs és munkatársai által elméleti úton feltételezett részecskének, amit aztán a szakma Higgs bozonnak nevezett el. A következő évben ezt ismerték el Nobel-díjjal, amit Peters W. Higgs, angol és Francois Englert, belga elméleti fizikusok megosztva kaptak meg az elmélet kidolgozásáért.

De mennyivel tudunk azóta többet erről a rejtélyes részecskéről és tulajdonságairól az elmúlt néhány év kutatómunkája után?.Ennek megértéséhez azonban szükség van arra, hogy értsük, mi előzte meg az elmélet kidolgozását, majd közel félévszázaddal később a nagy felfedezést?

 

Standard Modell: a részecske fizika eredményeinek összegzése

 

A szubatomi részecskék tulajdonságait, átalakulását és bomlását a Standard Modell összegzi. Az osztályozás egyik szempontja a spin, azaz a részecskék saját impulzusnyomatéka , ahol ħ = h/2π a redukált Planck állandó. Az egyik típusba tartoznak a félegész spinű (S = ½, 3/2) fermionok, a másikba az egészspinű (S = 0,1) bozonok. Aszerint is osztályozzuk a részecskéket, hogy melyek nem oszthatók tovább, ezek az S = ½ spinű kvarkok és leptonok, valamint az S = 1 spinű kölcsönhatás közvetítő bozonok (a foton az elektromágneses erőt, a W és Z bozon a gyenge kölcsönhatást, a gluonok az erős kölcsönhatást közvetítik). A másik típusba tartoznak az összetett szubatomi részecskék, ezeket nevezzük hadronoknak, amelyek ütköztetésére hozták létre a CERN-ben a nagyenergiájú gyorsítót. (LHC = Large Hadron Collider). A hadronoknak is két típusa van, a kvark-antikvark összetételű mezonok (ezek mindig bozonok), valamint a vagy három kvarkból, vagy három antikvarkból felépülő barionok (ezek mindig fermionok). A barionok közé tartozik az atommagokat felépítő két nukleon is: a proton és a neutron. Az LHC kísérletekben két proton nyalábot gyorsítanak fel a fénysebesség közelébe és ütköztetnek egymással.

A kvarkok különös tulajdonsága, hogy töltésük nem egészszámú többszöröse az elemi töltésnek. Ez alapján beszélünk két típusról (az angol szakirodalomban flavour). Az egyik az elemi töltés kétharmadával („fel” típus), a másik egyharmadával („le” típus) rendelkezik és mindkét típusnak három „generációja” van. A „fel” típus töltése 2/3e, ennek három generációja az up (u), a charm (c) és a top (t), a „le” típus töltése –1/3e, ide tartozik a down (d), strange (s) és a bottom (b) kvark. Mindegyiknek van anti részecske párja, ahol a töltés előjele megfordul. A két nukleon az első generációs kvarkokból épül fel, az uud konfiguráció építi fel a protont, az udd a töltés semleges neutront. A három generációt renormált tömegük különbözteti meg: a magasabb generációkhoz nagyobb tömeg tartozik. Azért beszélünk renormált tömegről, mert törttöltésű szabad kvark nem figyelhető meg, és így nincs közvetlen adat a tömegek nagyságáról. Ezt magyarázza a bezártsági elv, amely szerint a kvarkok közötti erős kölcsönhatás hozza létre a törttöltésű kvark konfigurációkat az egyébként egész- vagy nullatöltésű hadron struktúrákon belül.

Nem beszéltünk még a leptonokról, ide tartozik az elektron és pozitron típusú részecskék három generációja: elektron, műon és tauon, valamint a töltés semleges neutrínók családja, ahol szintén három generációt különböztetünk meg. A leptonoknak is van anti részecske párja, bár ez a neutrínók esetén nincs bizonyítva.

 

Megmaradási és invariancia elvek

 

A standard modellben a részecsketulajdonságokat különböző megmaradási illetve invariancia elvek foglalják össze. Ide tartozik többek között a töltés, a spin, a paritás (ez egy tükrözési szimmetria) elve. A legfontosabb szimmetriatulajdonságok az úgynevezett mérték (gauge) invarianciából következnek. Ennek megértéséhez mindenekelőtt tisztázni kell két alapfogalom viszonyát: mit értük a mező (field) és tér (space) alatt. Ez azért is fontos, mert a hazai gyakorlatban gyakran beszélünk elektromos és mágneses térről, amivel elmossuk a két fogalom közötti különbséget. Tér (space) alatt geometriai viszonyokat (távolságokat, irányokat) értünk, míg a mező fogalmával a tér különböző pontjaiban ható erőket adjuk meg. Például az elektromos mező mutatja meg, hogy mekkora erő hat az egységnyi töltésre. A különböző kölcsönhatásokat más és más mezőelmélet írja le, amelyekben kulcsszerepet játszik, hogy milyen matematikai transzformációk (például forgások, tükrözések, térbeli eltolások) hagyják változatlanul az erőhatásokat. Ezt nevezzük invarianciának. Ennek megértése fontos, ha képet akarunk alkotni Higgs elméletéről.

 

Mezőelméletek és mérték bozonok

 

Mindegyik mezőelmélet alapelve, hogy a fizikai objektumokra ható erőt virtuális részecskék közvetítik, ezeket nevezik mérték bozonoknak. Például a tér két különböző pontján lévő proton és elektron között azért jön létre vonzóerő, mert mindkét részecske folytonosan fotonokat (ez a mérték bozon egyik típusa) bocsát ki és nyel el, amely lökések sorozatát hozza létre a két objektumon, és a lökések eredője lesz a vonzóhatás. Ezeket a fotonokat azért nevezi az elmélet virtuálisnak, mert közvetlenül nem figyelhetjük meg, csupán az erő fenntartása miatt van róla tudomásunk.

 

Négy alapvető kölcsönhatási típust különböztetünk meg, a gravitációt, az elektromágneses erőket, a részecskéket átalakító gyenge- és a kvarkokat összeforrasztó erős-kölcsönhatást. Az utóbbi hármat sikerült egységes mezőelméletbe foglalni, egyedül a gravitáció maradt ki ebből, noha közel száz éve keresi a fizika a közös, mindent átfogó elméletet. A kudarc oka véleményem szerint az lehet, hogy a gravitációhoz nincs szükség közvetítő részecskére, hiszen ezt az erőt maga a tér hozza létre görbült szerkezete által, ahogy azt Einstein általános relativitáselmélete leírja. Evvel, szemben a többi erő már ebben a geometriai térben fejti ki hatását, amely már szükségessé teszi, hogy a kölcsönhatási mezőt virtuális bozonok közvetítsék.

 

A tömeggel rendelkező gyenge kölcsönhatási bozonok

 

Higgs koncepcióját úgy érthetjük meg, ha előzőleg tisztázzuk az elektromágneses, a gyenge- és az erős-kölcsönhatás viszonyát. Amíg az elektromágneses erő mindig két töltéssel rendelkező részecske között hat, addig a gyenge kölcsönhatás alapvetően a különböző részecskék átalakításáért felelős. Ez a kölcsönhatás csak igen rövidtávon hat, amely még az atommagok sugaránál is kisebb, ez a tulajdonság a kölcsönhatást közvetítő bozonok nagy tömegének tulajdonítható. Szemben a gammasugarakkal, melyeknek zérus a nyugalmi tömege, a gyenge-kölcsönhatási bozonok a részecskefizika nehézsúlyú bajnokai:  az elektromos töltéssel rendelkező W bozon tömege 80,385 GeV/c2, a semleges Z bozoné pedig 91,188 GeV/c2. A nagyságrendi viszonyokat az jellemzi, hogy a szóban forgó bozonok tömege közel százszor haladja meg a neutronét és a protonét. A két bozon élettartama viszont rendkívül rövid, bomlásuk felezési ideje nem éri el a 10-24 másodpercet sem.

 

Mi az a színtöltés?

 

A kvarkokat összetapasztó szintén rövid hatótávolságú erős kölcsönhatás a kvarkok egy további tulajdonságán, a színtöltésen alapul. A színtöltésnek – az elektromos töltés kétféle (pozitív és negatív) előjelével szemben – három értéke lehet. Ez a hármasság onnan látható, hogy léteznek három azonos kvarkból felépülő részecskék is (például uuu, vagy ddd), ami a Pauli elv szerint egyébként nem lenne lehetséges, mert két fermion nem lehet ugyanabban a kvantum állapotban. (A Pauli-féle kizárási elv két azonos részecskét engedne meg, mert a spin vetületi kvantumszáma két különböző értéket: +½ és –½ vehet fel.)

 

Mi tette szükségessé a Higgs elmélet kidolgozását?

 

A felsorolt ismeretek birtokában már hozzákezdhetünk Higgs elméletének ismertetéséhez. A mezőelméletek alapfogalma a már említett mérték invariancia, amely összegzi a szimmetria tulajdonságokat. Ez az elv jól alkalmazható az elektromágneses és erős-kölcsönhatások esetén, de gondot okoz a gyenge-kölcsönhatásnál, mert az elmélet zérus nyugalmi tömegű bozonokat követel meg. Az1960-as évek közepén vetették fel elméleti fizikusok, Higgs és munkatársai, azt a lehetőséget, hogy létezhet egy újabb kölcsönhatási mező, amely megtöri a szimmetriát, és ezáltal megengedi, hogy a gyenge kölcsönhatási bozonok tömeggel rendelkezzenek. Kezdetben a fizikus társadalom nem sok figyelmet szentelt ennek az elméleti feltevésnek, és évtizedeknek kellett eltenni, hogy komolyan vegyék. A feltámadt érdeklődés oka, hogy minden más elmélet csődöt mondott, amellyel értelmezni próbálták a W és Z bozonok tömegének eredetét. Tovább növelte a Higgs koncepció elfogadottságát, hogy olyan mechanizmust is feltételezett, amely a fermionok tömegére is magyarázatot tudott adni.

 

Mi a szimmetriatörés?

 

De mit is értünk szimmetriatörés alatt? Képzeljük el, hogy a tér minden pontján – még a vákuumban is – létezik egy potenciál, amely leír egy különös erőt. Ez a potenciál a magas szimmetriájú helyen maximummal rendelkezik, de onnan kibillenve alacsonyabb energiára tesz szert. Ezt a mexikói kalappal szokták összehasonlítani, amelynek középen van a csúcsa, és ha oda tennénk egy golyót, az onnan valamelyik irányban legurulhatna a kalap peremére, ahol egy minimum található. Amíg fent van a golyó, addig magas a szimmetria, hiszen minden irány egyenlő, de a legurulás – amely mozgási energiát hoz létre – egyúttal kijelöl egy konkrét irányt, azaz a szimmetria lecsökken. De miért nem vesszük észre ezt az erőt? Azért mert mindenütt pontosan azonos! Ugyanakkor az energiakülönbség lehetőséget ad arra, hogy ebből az energiából „kölcsön lehessen venni”. Például evvel tudjuk magyarázni a neutronok bétabomlását. Ebben a bomlási folyamatban a neutron úgy alakul át protonná egy-egy elektront és (anti)neutrínót kibocsátva, hogy első lépésben képződik egy W- bozon, amelynek tömege a neutron tömegének nyolcvanszorosa. Tehát – hacsak egy rendkívül rövid időre is –  de látszólag felborul az energia-megmaradás törvénye, de azért csak látszólag, mert rejtetten meg van ennek fedezete a Higgs mezőben. A W bozon azonban gyorsan elbomlik elektronra és neutrínóra, visszaadva ezáltal a „kölcsönvett” energiát.

 

Hogyan bizonyítható a Higgs elmélet?

 

Az elmélet igazán szép, de mi garantálja, hogy a természet tényleg úgy viselkedik, ahogy azt leírjuk az elméletben? Ennek igazolásához szükség van kísérleti bizonyítékra is! Ez az igény tette szükségessé nagy energiájú ütközési kísérletek megvalósítását. Azért kell a nagy energia, ami alatt a 100 GeV fölötti tartományt értjük, mert a W és Z bozonok tömegét csak egy ennél nagyobb tömegű részecske hozhatja létre. Ilyen kísérletre adott lehetőséget az LHC gyorsító megépítése.

A Higgs bozon kimutatása több okból is rendkívül nehéz feladat. Ennek egyik oka a részecske várható élettartama (az elmélet szerint nem hosszabb, mint 10-22 másodperc). Emellett a részecske képződési aránya is nagyon kicsi: egyetlen Higgs bozon létrejöttéhez 10 milliárd proton-proton ütközést kell létrehozni. És ez még nem minden, mert a rövid élettartam miatt csak a bozon bomlástermékeinek megfigyelésére van esély. A kimutatáshoz ezért a bomlási csatornák részletes analízisére van szükség. Két ilyen csatornát érdemes keresni, az egyikben két gamma sugár kilépésére kell számítani az annihilációs folyamatban, a másikban pedig két műon-antiműon párra. Ezek detektálására két detektort fejlesztettek ki, az elsőt nevezték el CMS, az utóbbit ATLAS detektornak. Két független és egymással nem kommunikáló tudóscsoport végezte el a bomlási csatornák analízisét. Ennek nehézségét az adja, hogy a keresett Higgs mechanizmus mellett egyéb bomlási folyamatok is járulékot adnak a nagyenergiájú ütközési kísérletekben. Ezért a vizsgálatokban, amikor végigpásztázták a 100 GeV feletti tartományokat, a többletre kellett koncentrálni: azt kellett megállapítani, hogy milyen energián jön létre nagyobb csatornaintenzitás, ahhoz képest, amit a már ismert bomlási folyamatok idézhetnek elő. A többlet megtalálásához támaszkodni lehetett arra az adatállományra, amit a részecske fizikusok a több évtizedes munkával raktak össze.. Óriási számú bomlási képet kellett így kiértékelni, hogy megtalálják azt a különbséget, ami már nem volt értelmezhető a Standard Modellben korábban feltárt folyamatok által. Megbízható eredményre ezért százbillió bomlási csatorna analízisét kellett elvégezni. A két független kutatócsoport végül azonos eredményre jutott: a 125 GeV tartományban rendkívül nagy biztonsággal kijelenthető volt, hogy létezik egy eddig ismeretlen részecske, amit a keresett Higgs bozonnak lehetett tulajdonítani.

 

Mennyire biztos, hogy a felfedezett részecske tényleg a Higgs bozon?

 

De mi a biztosíték arra, hogy a megfigyelt új részecske tényleg a Higgs bozon és nem valami más? Nem lehet például egy új, eddig nem detektált mezon? Emlékezzünk rá a mezonok egy kvarkból és egy antikvarkból épülnek fel. Bár sok mezont sikerült azonosítani, de olyan szubatomi részecskét még nem sikerült detektálni, amelyben top kvark vett volna részt. A top kvark sokban eltér a többi kvarktól nagy renormált tömege miatt, ez még az LHC kísérletben kimutatott részecske tömegét is lényegesen meghaladja: 172,44 GeV/c2. Élettartama rendkívül rövid, (5·10-25 s), ezért azelőtt elbomlik, hogy az erős kölcsönhatás révén hadront hozhatna létre. Az eddig megfigyelt hadronok viszont, melyekben nincs top kvark, a 10 GeV/c2 tömegnél kisebbek, így nagy valószínűséggel kizárható, hogy az új részecske a hadronok családjába tartozna.

Az azonosításhoz arra is szükség van, hogy összevessük a 125 GeV energián megfigyelt részecske tulajdonságait a Higgs bozonéval, amelynek nincs se elektromos, se színtöltése és nulla a spin is. Itt emeljük ki ez utóbbi tulajdonságot, mert ez egyedülálló a Standard Modellben, ugyanis a spin az egyetlen olyan tulajdonság, amivel kivétel nélkül minden más elemi részecske rendelkezik. A spin hiánya a Higgs mező sajátságából fakad, ugyanis minden más kölcsönhatási bozon a részecskékre ható erőt közvetíti, viszont a Higgs bozonnak az a funkciója, hogy létrehozza a többi részecske tömegét a szimmetriatörés által.

A tulajdonságok meghatározásánál is az okozza a nehézséget, hogy csak a bomlási termékeket tudjuk megfigyelni és ezért közvetettek az információk. Ami nagy valószínűséggel megállapítható, hogy a spin tényleg nulla, viszont már bizonytalanabb, hogy mit mondhatunk az elektromos és szintöltésről. A fizikában pedig kötelező az óvatosság, ezért a szakma – eltérően a zsurnalisztáktól – inkább annyit mondhat, hogy jelenlegi tudásunk szerint a megfigyelt új részecske valószínűleg a Higgs bozon, de nem állítja, hogy az elmélet minden kétséget kizárólag bizonyított lenne. Az egyértelmű bizonyításhoz szükség lenne újabb még nagyobb energiával történő kísérletekre, ahol esély lenne megfigyelni két Higgs bozontól származó reakciókat is. Fontos lenne tovább tanulmányozni a top kvark és a Higgs mező kapcsolatát is. Ennek oka, hogy a többi elemi részecskétől eltérően a Higgs bozon egyedül nem adhat tömeget a nála nehezebb top kvarknak. Más felöl az elmélet fontos pontja, hogy a Higgs bozon létrejöttében a top kvark alapvető szerepet játszik. Ez az egyik fő érv, amivel indokolják, hogy szükség lenne létrehozni egy még nagyobb energiájú gyorsítót. Ennek tervezése már folyamatban van és már nevet is adtak neki: FCC, azaz Future Circular Collider.

A blog további írásai elérhetők: Paradigmaváltás a fizikában

A bejegyzés trackback címe:

https://afizikakalandja.blog.hu/api/trackback/id/tr5414677360

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Frady Endre · http://fradyendre.blogspot.hu/ 2019.03.08. 16:08:07

Higgs bozonok

Reggel fodrászomtól jöttem,
S nem lógott szemembe bozont,
Így megláttam körülöttem
Pár elemi kicsi bozont.

Aprók voltak s nem volt nyoma
Rajtuk se fülnek, se karnak.
Rezgett csak az összes koma,
S nem mondták, hogy mit akarnak.

Homlokomon futott ránc át,
S én sem szóltam. Csend volt, néma.
Hangtalanul járta táncát
Sok bozon és bozonné ma.

Víg tudósraj jött és tombolt.
„Na – gondoltam – elosonok,
Itt a sarki csirkecomb bolt,
S eszek. Viszlát Higgs bozonok!”

illusztrálva:
fradyendre.blogspot.com/2012/07/higgs-bozonok.html

rekmetyütyü 2019.03.08. 17:17:44

"Ez a hármasság onnan látható, hogy léteznek három azonos kvarkból felépülő részecskék is (például uuu, vagy ddd), ami a Pauli elv szerint egyébként nem lenne lehetséges, mert két fermion nem lehet ugyanabban a kvantum állapotban."
Azért ez az indoklás (a szín bevezetésének szükségességéről) kissé sántít, ugyanis ezt alkalmazva az atomokra kijelenthetnénk, hogy a Héliumnál magasabb rendszámú atom nem lehetséges, hacsak nincs valami egyéb új kvantumszáma az elektronoknak. Persze nincs neki, mert a Pauli elvben az összes kvantumszámot figyelembe kell venni azaz az energia szint kvantumszámát is vagyis a a Pauli elv atomok esetén csak annyi megkötést ad, hogy azonos energia, impulzusmomentum kvantumszámmal max kettő elektron lehet az atomban (ez adja ugye ki a periódusos rendszert). Vagyis a Pauli elv szín kvantumszám hiányában sem zárja ki pl. uuu konfigurációt csak azt az egy esetet, hogy mindhárom u kvark az (energia és impulzusmomentum) alapállapotában alkossa a hadront. Persze a szín kvantumszám bevezetése tényleg elkerülhetetlen, de az indokok azért ennél bonyolultabbak.

"Ennek oka, hogy a többi elemi részecskétől eltérően a Higgs bozon egyedül nem adhat tömeget a nála nehezebb top kvarknak" - Miért is? A tömeg különbség ( m_t>m_H )nem lehet indok, a fermion tömegek (közvetlenül) nem a Higgs tömegtől függnek, hanem a Higgs mező vákuum várható értékétől (a potenciál minimumának helyétől, vagyis mexikói kalap peremének sugarától), amiről itt egyáltalán nem volt szó.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.08. 17:19:40

"A kudarc oka véleményem szerint az lehet, hogy a gravitációhoz nincs szükség közvetítő részecskére, hiszen ezt az erőt maga a tér hozza létre görbült szerkezete által"

Vagyis a gravitáció egyfajta pszeudoerő lenne, mint pl. a Coriolis-erő?

Mert akkor laikusként - bölcsésznek tanultam, ne feledd - van egy kérdésem. Azt tudjuk, hogy a tér a fénynél gyorsabban is tágulhat - vagyis változhat -, legalábbis ezen alapul az ősrobbanás elmélete. Ha azonban a gravitációt a tér változása idézi elő, akkor miként lehetséges, hogy a gravitációs hatások már csak fénysebességgel terjedhetnek, ha egyszer azokat nem valamiféle részecskék - pl. a hipotetikus graviton - közvetítik?

Természetesen nem okoskodni vagy kötelkedni akarok, csak kaváncsi vagyok ennek okára. Ami minden bizonnyal megvan, csak én nem ismerem.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.08. 17:22:13

"Ha azonban a gravitációt a tér változása idézi elő"

Bocs, természetesen nem változása, hanem a görbülete. A gravitációs hullámokat idézi elő a változása.

apro_marosan_petergabor 2019.03.08. 21:00:33

A cikk érdekes, s nagyot merít, midőn nagyjából áttekinthetően néhány A4-es oldalon át eljutunk a részecske spinektől a Higgs bozonokig. A spin anno perdületként interpretáltak - most nem tudom hogy...?

csimbe 2019.03.08. 22:11:23

@Kovacs Nocraft Jozsefne: „Azt tudjuk, hogy a tér a fénynél gyorsabban is tágulhat - vagyis változhat -, legalábbis ezen alapul az ősrobbanás elmélete.”
A valóságot én sem ismerem, csak élénk fantáziával hipotéziseket alkotok.
Szerintem a tértágulás, vagy gyarapodás maga, történhet görbülésmentesen is, ami még nem a gravitáció, mivel azt csak a téridő-struktúra görbülése okozza. Ha feltételezzük, hogy a téridő diszkrét elemekből áll, akkor az elemi téridőnek, egy kvantumnak, forrás és nyelő tulajdonságot adva, a végtelen halmazból lehet olyan táguló részhalmazt találni, amelyben a források dominálnak és olyant is, ahol a nyelők, vagyis egy zsugorodó részhalmazt. Ezen halmazok határfelületein görbül a globális struktúra, amelynek „görbületi feszültsége” a gravitáció, amit mi a geometriából származtatunk. Minél kisebb a görbületi sugár, annál nagyobb a görbületi feszültség, azaz a gravitációs erő. A feszültségek oldódása az, ami korlátozva van a „kvantum-idők”, vagyis a forrás-nyelés ciklusideje által, Ez az, ami az erőhatás terjedésének maximumát, a c-t eredményezi.

Jakab.gipsz 2019.03.08. 23:14:10

Kösz ez roppant érdekes volt.

38Rocky 2019.03.09. 10:43:46

@rekmetyütyü: Minden pontosítást szívesen fogadok. Persze írhattam volna a fő és mellék kvantumszámról, az alap és gerjesztett állapotokról és még sok egyébről is, de valahol meg kellett húzni a határt, hiszen mindez csak a Higgs elmélet megalapozásához kellett. A színkvantumszámról részletesebben írtam egy korábbi bejegyzésben: „Barangolás a kvarkok és elemi részecskék világában”.
A mexikói kalap sugaráról valóban nem írtam, mert erről nem kapunk, és nem is kaphatunk információt az LHC kísérletekből. A Higgs mező vákuum várható értékéről viszont az elmélet sem ad semmilyen instrukciót, ezért ez nem használható fel a Higgs bozon létezésének bizonyítására, ami a bejegyzés tárgya volt.

38Rocky 2019.03.09. 10:44:53

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Einstein az általános gravitációelmélet megalkotásakor éppen abból indult ki, hogy a gyorsuláskor fellépő tehetetlenségi erő ekvivalens a gravitációs hatással. Ezt szokták a lift hasonlattal érzékeltetni: nem tudod a lift belsejében, hogy milyen erő hat rád: a gyorsulás miatti tehetetlenségi erő, vagy a gravitáció.
Az ősrobbanás elmélete csak az első másodperc törtrészéig beszél az univerzum inflációjáról, a Higgs elméletet ezért nem kapcsolnám evvel össze. Szerintem a határsebesség létezése a téridő szerkezeti sajátossága, amely a görbületi struktúrák tovább terjedési sebességének is határt szab. Ha nem így volna, akkor a gravitációt használhatnánk fel az információ fénynél is sebesebb továbbítására. A mezőelméletek virtuális bozonjai is a tér alapstruktúrájához igazodnak, ezért ezek sebessége sem haladja meg a határsebességet. Ez felel meg annak az elvnek, hogy a tér elsődleges a mezőhöz képest.

38Rocky 2019.03.09. 10:47:27

@apro_marosan_petergabor: Igen, a Higgs bozonhoz nem tartozik perdület, ez a szimmetriák közötti átmenet megnyilvánulása.

38Rocky 2019.03.09. 11:16:31

@csimbe: Ez is egy lehetséges interpretáció

Frady Endre · http://fradyendre.blogspot.hu/ 2019.03.10. 08:52:00

@38Rocky: Kérdés, hogy hányasra és melyik számrendszerben? :)
Ugye nem leszek kirúgva a Világegyetemről? :)

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.10. 10:47:24

@38Rocky:
@csimbe:

Köszönöm a válaszokat.

Az ekvivalenciaelvet persze ismerem. és tudtommal még semmiféle kísérlettel nem sikerült cáfolni.

Más kérdés, és nyilván nem cáfolja az ekvivalenciaelvet, hogy kísérletileg természetesen meg lehet különböztetni a kettőt, hiszen már jó ideje kimérhető egy párméteres szintkülönbség okozta hullámhosszváltozás is.

csimbe 2019.03.13. 18:17:11

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Szász I Gyula szerint, 100-méteres vákuumcsőben leejtve, a vas gyorsabban ér talajt, mint a lítium. Igaz a kísérletét nem tudta megismételni, de más fizikusok nem is próbálják. Az ekvivalencia elv, még erősen tatja magát.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.14. 08:02:22

@csimbe:

Ha már az eredeti kísérletező sem tudja megismételni, akkor ott vmi gáz van. :D Pl. nem tökéletes a vákuum a vákuumcsőben. Szívesen elolvasnám a kísérlet és a kísérleti elrendezés _részletes_ leírását.

Kísérleteknél tudtommal az a szokás, hogy az átlagtól lefelé és felfelé legjobban eltérő két eredményt kidobják, s csak a többivel számolnak. Mi legalábbis fizika kísérleti órákon (fizika szakos gimnáziumi osztályba jártam, bár végül bölcsész lettem) így szoktunk mérni. Vajon Szász Gyula hány mérést végzett? Mekkora volt a szórás?

Ezzel nem akarom ismeretlenül kétségbe vonni az eredményeit, de az azért elgondolkodtató, hogy ő maga sem tudta megismételni a kísérletet.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.14. 08:16:03

Na meg gondoljunk csak arra a sok-sok éve főleg az ismeretterjesztő sajtóban nagy feltűnést keltett kísérletre, amelyben a fénynél gyorsabb terjedést figyeltek meg. Aztán kiderült, hogy csak a hullámfront érkezett hamarabb. Sőt azt is tudjuk már, hogy igen kis távolságokon simán túlléphető a fénysebesség - minél kisebb a távolság, annál nagyobb mértékben túlléphető -, épp a bizonytalansági elv miatt.

Szóval a tudományosság elve megköveteli egy kísérlet megismételhetőségét - és ezzel tényleges megismétlését.

Bocsánat, ha butaságokat is írtam, végtére is csak egy bölcsész vagyok. :)

38Rocky 2019.03.14. 08:54:02

@Kovacs Nocraft Jozsefne:

Olyan kísérlet nincs, legalábbis nem tudok róla, amely kimutatta volna, hogy igen kis távolságban a fény terjedési sebessége meghaladná a c értéket. Elméleti számításokban van erre példa az un. időtől függő perturbáció számításoknál (gyakran alkalmazzák a kvantumelektrodinamikában). Erre akkor kerül sor, ha valamilyen egyenletnek nincs egzakt megoldása, és valamilyen közelítést alkalmazunk, melynek során elhagyunk egy kis tagot, ami már megkönnyíti a megoldás megtalálását. Ezután a közelítő eredményt felhasználva adunk becslést az elhanyagolt tag korrekciójára. Persze ez is csak közelítés, amit az eljárás további finomításával még javíthatunk. Az eljárás az idővel játszik, amiért az egyes közelítésekben hol előre futunk az időben, ekkor olyan korrekcióra van szükség, ami látszólag megfordítja az idő irányát, de előfordul, hogy „lemaradtunk”, emiatt kell egy c-nél gyorsabb effektust leíró korrekciós tag. Ezekből a korrekciós tagokból azonban nem szabad olyan következtetést levonni, mintha kis távolságokban meghaladhatnánk a fénysebességet, netán az idő iránya megfordulna.
Másik megjegyzés a kísérleti eredmények kiértékelése. Az egy nagyon durva eljárás, amikor a kilógó két eredményt elhagyjuk. Ehelyett például százszor megismételve a kísérletet, és valamennyi eredményt figyelembe véve statisztikai kiértékelés hajtunk végre, ebből meghatározzuk az átlagértéket és az attól való átlagos eltérést, a szórást. Például a szórás háromszorosát szokás a mérési hibának tekinteni. Ha összehasonlítunk két különböző eljárást, akkor a két eljárás között akkor beszélünk szignifikáns különbségről, ha a kétféle hibahatár már nem fed át egymással.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.14. 09:23:19

@38Rocky:

"Olyan kísérlet nincs, legalábbis nem tudok róla, amely kimutatta volna, hogy igen kis távolságban a fény terjedési sebessége meghaladná a c értéket."

Valószínűleg nem is lehetne ilyen kísérletet végezni, mert már a mérés maga nagyon bezavarna, vagyis csak elméleti úton vezethető le. De ahogyan tudjuk, hogy pl. egy részecske képes átjutni egy potenciálgáton úgy, hogy a "semmmiből" energiát kölcsönöz (amit aztán persze visszaad), vagyis _látszólag_ rövid időre megsérti az energiamegmaradás törvényét (de lényegében a virtuális részecskepárok is ezt teszik), úgy mi akadálya lenne annak, hogy igen kis távon egy részecske meghaladhassa a fénysebességet, ha ezután ezt "visszatörleszti" azzal, hogy egy következő szakaszon annál lassabban halad, vagyis hosszabb távon már betartja a c meghaladhatatlanságát? Én a kvantumfizikáról csak ismeretterjesztő irodalomból tájékozódom, de azokban olvastam erről a lehetőségről. Ne kérdezz könyvcímet, túl sokat olvastam. :)

Sejtettem, hogy az eredmények élrtékelése nem ilyen egyszerű, de mi gimnáziumi fizika szakos osztály voltunk, és még a matek tananyagunkban sem szerepelt statisztika. Már az is nagy szerencse volt, hogy fizika szakosként angolt tanultunk, mert a párhuzamos kémia szakos osztály latint tanult az angol helyett. És hát latin tolmácsok és fordítók iránt sem akkor, sem mostanság nincs túl nagy kereslet.

38Rocky 2019.03.14. 10:11:08

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Kovács

A fantáziánk persze sok mindenre képes és ez inspiráló lehet a fizikai jelenségek megértésében is. Elképzelhetjük, hogy a fény, vagy az elektron ide-oda táncol az időben, de ha kemény mérésekre kerül sor, akkor ez nem mutatható ki, pontosabban kiderül, hogy éppen valamit „kölcsönvettünk”, ami a mérés lezárásakor visszaadásra került. Nem baj ha megengedjük a fantázia játékait, de legyünk mindig tisztában, hogy hol a határ saját képzeletünk és a fizika néha unalmas valósága között. Amikor a kvantumvilág valamilyen jelenségét értelmezzük a valószínűség birodalmába lépünk át az idő világából, és ennek figyelmen kívül hagyása félremagyarázásokra vezethet. Ez érvényes az alagúteffektus értelmezésére, vagy a teleportálásra is.

csimbe 2019.03.14. 11:12:29

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Az alábbi linken található Szász Weboldala, ahol olvasható az elmélete. Szerintem érdekes megközelítés, de nem valószínű, hogy mindenben igaza van. Majd a jövő eldönti.
atomsz.com/prognoses-of-composite-particles/

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.14. 20:11:28

@38Rocky:

"Nem baj ha megengedjük a fantázia játékait, de legyünk mindig tisztában, hogy hol a határ saját képzeletünk és a fizika néha unalmas valósága között."

Nekem az a gyanúm, hogy a fizika valósága - ha egyáltalán létezik bármiféle valósága - sokkal meghökkentőbb és érdekesebb, mint amit bármelyőnk fantáziája ki tudna találni.

Aztán meg nem hinném, hogy egyedül lennék azzal az meggyőződésemmel, hogy a kvantumvilág bármilyen már létező vagy csak ezután kitalálandó interpretációja csak a mi makrovilágunk általi szánalmas közelítés és igazából nem több egyfajta szemléltetésnél. S ahogy olvasom a posztjaidat, úgy érzem, te is így vagy ezzel.

"a valószínűség birodalmába lépünk át az idő világából"

Igen, az egész poszt erről szól. Bevallom, bár azt hiszem, valahol ösztönösen érzem és értem a dolgot, nagyon nehéz az idő helyett valszínűségekben gondolkodni. Már csak azért is, mert a mi világunkban ez a kettő élesen elválik egymástól.

Gondolj csak bele egy pillanatra: Vajon az agyunkat alkotó sokmilliárd neuronnak van bármi fogalma arról, mit működtetnek? Egyáltalán értelmezhető ez a kérdés? Persze ezzel nem arra a vulgáris elméletre akarok utalni, miszerint a kozmosz egy élőlény. Ám elgondolkodtató, hogy a kvantumvilág szikár matematikája az egymásra épülő emergens tulajdonságok csúcsán létrehozta a tudatot és az értelmet.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2019.03.14. 20:37:09

@csimbe:

Köszönöm a linket.

Beleolvastam, eljutottam a 7. oldal aljáig, de innen nem bírtam folytatni. Vállalom a tudatlanság és a fafejűség bélyegét, de szerintem a "tanulmány" egy értelmetlen katyvasz, mindenféle kísérleti vagy elméleti megalapozás nélkül állít dolgokat, szóval tudományos köntösbe bújtatott áltudomány. Kb. Nassim Haramein színvonala.

csimbe 2019.03.15. 10:34:55

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Köszönöm, hogy megerősítetted azon véleményem, hogy a tanult szakemberek is rátévednek olyan útra, amelyről nehéz presztis veszteség nélkül visszafordulni. Ezen a területen is jelentkezik a relativitás, miszerint nem minden az, aminek elsőre látszik.

38Rocky 2019.03.15. 16:25:03

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Kovács

Engem leginkább az a kérdés foglalkoztat, hogyan kell átalakítani a szokásos világunkban szerzett információink alapján kialakított fogalmainkat térről, időről, determinizmusról, amikor átlépünk a kvantumok világába, ahonnan teljesen más és sokkal szűkebb információ jut el hozzánk. Két korábbi bejegyzésre hívnám fel a figyelmedet, ha esetleg nem olvastad:
- A koldus és királyfi története, avagy miért nem értjük meg a mikrovilág titkait
- Az intelligens elektron

Ez utóbbi egy dialógus a klasszikus elvekben gondolkozó fizikus és az intelligens elektron között.