Gravitonen?!

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    • Gravitonen?!

      Moin liebe Teilchenwelt :)

      ich hab auf der Rückfahrt vom Workshop in Genf ein wenig über das gesagte Nachgedacht und bin auf ein kleines Problem/ Idee gestoßen, welche sich bestimmt von einem "Echten" Physiker klären lässt.

      Es hieß das die Gravitation noch große Probleme in der Erklärung hätten und man sie noch nicht wirklich verstehen würde.
      Auf die Frage was das eigentliche Problem sei bekamen wir die Antwort das ein Austauschteilchen fehle welche für die Kraftübertragung verantwortlich sei, damit sich die Gravitation in das Rechenmuster der Übrigen Felder eingliedern ließe (ähnlich dem Photon für Elektromagnetische Wechselwirkungen).

      Mir stellt sich nun die Frage warum das so zwingend notwendig ist und ob es nicht eine ganz andere Erklärung der Gravitation gäbe.
      Die Basis dieser Überlegung war das es möglicherweise gar kein Wecheslwirkungsteilchen gibt, da die Gravitation ähnlich der Zeit und der 3 Dimensionen des Raumes schlicht eine Eigenschaft des Raumes ist, welche demnach auch keine Wechselwirkungsteilchen benötigt.
      Meine Physiklehrerin antwortete auf diesen Idee das die Zeit und der Raum an sich jedoch im Gegensatz zu anderen Feldern wie etwa dem Magnetfeld keine Kräfte auf Körper ausüben und deshalb nicht vergleichbar sind.

      Meine Idee ist nun also, das laut Einstein, die Gravitation die Raum Zeit "krümmt" und damit verändert sie den Raum, welcher ja keine Austauschteilchen hat, und erzeugt allein aus dieser Veränderung heraus die Kräfte. Wenn dem so ist, so währe das Graviton nicht notwendig da die Gravitation schlicht eine Raum "Verzerrung" ist und kein Feld wie etwa Magnetfelder mit entsprechenden Austauschteilchen.

      Wie gesagt, ich kenne mich nicht soooo gut aus, mich würde aber schon interessieren wo die Theorie hingt, bzw. was ein Physiker dazu sagt.

      The post was edited 2 times, last by Richard M. ().

    • Lieber Richard,

      Ganz großartige Frage! in der Tat funktioniert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, die die Gravitation über Raumkrümmung beschreibt, und völlig ohne Quantenphysik auskommt, für alles, was wir kennen, absolut perfekt. Mit ihr kann man sogar Gravitationswellen, die von Doppelsternpulsaren ausgesandt werden mit einer Präzision von Promill beschreiben. Im Jahre 1993 gab es für die Entdeckung und Beschreibung der Gravitationswellenabstrahlung des Doppelsternpulsars 1913+16 sogar den Nobelpreis an Joseph H. Taylor und Russell A. Hulse. Hier eine Seite der Bonner Astronomie dazu. Und wenn man nun quantenmechanisch weiterdenkt, dann hat jede Welle Quanten, also sollten die Gravitationswellen Quanten in Form von Gravitonen haben. Ist das die Quantengravitation und damit alles gelöst? Leider nein.

      Probleme gibt es nämlich für einzelne Teilchen bei ganz hoher Energie, der so genannten Planck Energie von 10^19 GeV. Ein Teilchen dieser Energie hat nach Einsteins E=mc^2 eine solch große Masse auf kleinstem Raum, dass es sofort ein schwarzes Loch werden würde, weil es den Raum so stark krümmt. Warum aber sollten alle Teilchen bei einer bestimmten Energie schwarze Löcher werden? Insbesondere hatten sehr wahrscheinlich alle Teilchen direkt nach dem Urknall solch hohe Energien, so dass im Universum nur lauter kleine schwarze Löcher hätten entstehen können. Darum klammern die Physiker die ersten 10^-43 Sekunden nach dem Urknall, in der das passieren würde, einfach aus, und beschreiben das Universum erst danach. Davor bräuchte man eine ordentliche Theorie der Quantengravitation, die (noch) niemand hat. Und leider kann man die scheinbar nicht einfach analog wie für die anderen Wechselwirkungen mit Hilfe einer sog. "Eichsymmetrie" hinschreiben. Daher hoffen alle auf die Supersymmetrie. Warum, erklär ich gerne auf Nachfrage.

      Viele Grüße, Michael
    • So, es ist einige Zeit vergangen und ich hab eine reihe neuer Ideen entwickelt ;)

      Wäre es nicht denkbar das diese Ruhemasse eine Art Ladung ist, wobei jedes Teilchen eine eigene Ladung besitzt, welche sich natürlich nicht durch beschleunigen ändert. Daraus liese sich aber auch ableiten das es eine negative Ladung, also eine negative Gravitation geben könnte.
      Gäbe es nun im Kosmos viele solcher negativ geladenen Teilchen, könnten diese die Galaxien zusammenhalten und die ungewöhnlich hohe Rotationsgeschwindigkeit ermöglichen.
      Dies könnte sogar zu ganz interessanten folgen führen, da Ladungserhaltung mit sich bringen würde das Antimaterie eine solche negative Gravitationsladung hat. Desweiteren würde sich eine negative Masse ergeben, was diverse Betragsstriche in den bekannten Formeln notwendig machen könnte. Dies wirkt natürlich zunächst ein wenig merkwürdig, würde aber zu schöner Symmetrie führen, welche ja eigentlich in der Physik gewünscht ist :thumbsup: .
      Desweiteren würde die Antigravitation zu einer natürlichen Trennung zwischen normaler und Antimaterie führen, was das fehlen der Annihilationsstrahlung erklären könnte und nebebei hätte man einen Teil der mysteriösen Materie außerhalb der sichtbaren Galaxie gefunden.
      Auch würde sich die nicht Sichtbarkeit der Antimaterie durch das fehlen der Bildung von Sonnen erklären.
      Vermutlich liese sich diese Theorie mit dem Alpha Experiment oder dem fehlen/finden von Wasserstoff Absorptionslinien vom Licht anderer Galaxien beiweisen/wiederlegen.

      Vielen Dank schon mal für´s lesen und eventuell kommentieren :)

      The post was edited 3 times, last by Richard M. ().

    • Hallo Richard

      bevor du ganz verzweifelst, würde ich folgendes einwerfen.

      1) Bei der Idee mit der Ruhemasse stößt du recht schnell auf Probleme, spätestens, wenn du Gravitationslinsen und ähnlichen Spaß ohne die gravitative Wirkung auf Licht erklären willst. Auch die bezeichnende Eigenschaft der Schwarzen Löcher spricht dagegen.

      2) Spätestens wenn man Physik studiert, wird man auf die Dirac-Gleichung stoßen.
      Diese lässt sich für ein freies Elektron wie folgt lösen:[tex]E=\pm\sqrt{m^{2}c^{4}+p^{2}c^{2}}[/tex]
      Betrachtest du nun die negative Lösung, dann wandelst du auf dem selben Pfad wie Paul A. M. Dirac und wirst wohl erkennen, dass ein niedrigerer Energiezustand dem Elektron lieber sein sollte. Kurz darauf forderst du, dass diese negativen Zustände bereits besetzt sind,
      spaßeshalber sprichst du vom "Dirac-See". Dann bemerkst du, dass der See dem Vakuum entspricht und dass sich nur über Anregung der "Elektronen" in einen positiven Energiezustand ein erkennbares Teilchen formen lässt. Dieses nennst du wiederum Positron (hier weichst du von deinem historischen Vorbild ab) und lässt dir dies 1932 bestätigen. Merke: Positronen (als "Löcher des Dirac-Sees) haben eine positive Energie, Masse und Ladung.

      Natürlich hast du recht, dass es auch anders sein könnte. Der Betrag ist, wie gezeigt, durchaus vorhanden.

      Ich hoffe, dass du hiermit nicht allzu unzufrieden bist.

      Viele Grüße

      Hannes

      The post was edited 3 times, last by Hannes Vogel ().

    • Hallo,

      Hier noch zwei kurze ergänzungen von mir:
      1) Das auf sehr allgemeinen grundlagen basierende CPT theorem zeigt, dass Antimaterie genau die gleiche Masse haben muss wie Materie
      2) versucht man Masse in derselben Weise als Ladung zu interpretieren, wie die Ladungen der anderen Wechselwirkungen kommt man in Probleme mit den dazunötigen Symmetrien, weil diese ort-zeit-abhängige lokale Symmetrien sind. Nun müsste aber der Raum (und die Zeit) selber Objekt der orts-zeit-abhängigen Masse-Ladungs-Symmetrie werden, d.h. die Symmetrie verändert die Koordinaten, von denen sie selber abhängt. Das hat noch kein Theoretiker konsistent hinschreiben können.

      Die meisten Theoretiker setzen Ihrer Hoffnung auf Supersymmetrie um das Problem der Gravitation zu lösen, bzw. umgekehrt fomruliert: man kennt keine ernstzu nehmenden Ideen für eine Quantentheorie der Gravitation, die nicht auch eine Supersymmetrie zwischen Fermionen und Bosonen einschließen würden (zumindest nach meiner Kenntnis, die zugegeben sehr beschränkt ist; bin kein theoretiker).

      Viele Grüße
      Michael kobel
    • Hallo!
      Ich habe mal folgende Theorie zu Gravitonen aufgeschnappt
      und wollte hören, wie so die Meinung dazu ist.
      Wenn ich das richtig wiedergebe, gibt es eine Formulierung
      mit der sich die Gravitation als Interferenz der starken Wechselwirkung außerhalb
      des Atomkerns beschreiben lässt. Eine positive Interferenz liegt direkt am Rande
      des Atomkerns vor (0. Ordnung) und beschreibt die Gravitation. Das Maximum erster
      Ordnung liegt außerhalb des sichtbaren Universums ( ?( ) und wird als dunkle
      Energie wahrgenommen.


      Weiß zufällig wer, woher diese Theorie kommt?! Ich bin mir
      nicht sicher, ob ich sie richtig wiedergegeben habe… wahrscheinlich nicht. Auch
      weiß ich die Gleichungen dahinter nicht.
    • Lieber Anbas,

      Deine Beschreibung hört sich sehr "exotisch" an. Auf der Basis Deiner Beschreibung kann ich zwei Einwände machen:
      1. Mit was sollte denn die starke Wechselwirkung interferieren?
      2. Die starke Kraft zwischen Protonen und Neutronen hat eine begrenzte Reichweite von wenigen Femtometern, dh. außerhalb eines Atomkerns fällt sie ganz schnell auf praktisch Null ab und wird viel viel schwächer als die Gravitation. Jede Interferenz könnte niemals dazu führen, dass die von uns beobachtete Gravitation mit unendlicher Reichweite entsteht.

      Ich kann mir also nicht vorstellen, dass solche Ideen irgendwie ernst zu nehmen sind. Oft entstehen sie durch ziemlich esoterische Leute die sich weit außerhalb der ernst zu nehmenden Wissenschaft bewegen. Ein Beispiel dafür ist "Quantum Gravity and the Holographic Mass", was auf den ersten Blick wie echte Wissenschaft aussieht, aber sich bei genauem Lesen als kompletter Unsinn rausstellt, auch wenn ein (pseudo!-)wissenschaftliches Hawaii Institute for Unified Physics dahinter steht. Vielleicht meinst Du ja sogar diese "Theorie"? Dann vergiss sie bitte ganz schnell.

      Aber es gibt ernst zu nehmende Wissenschaft über Gravitation, die tatsächlich mit Bestandteilen des Atomkerns,den Neutronen, duchgeführt wird, und auf dieser Seite der der TU Wien beschrieben ist. Darüber können wir gerne diskutieren, wenn es dazu Fragen gibt!
      Viele Grüße, Michael
    • Was meinen Sie mit "Eigenschleunigung" von Materie? Materie beschleunigt sich nicht von selber. Dazu muss eine Kraft wirken. Hier sprechen wir von der Gravitationskraft. Diese ist auch noch in sehr großer Entfernung spürbar (z.B. ziehen sich Sonne und Erde über 150 Millionen km hinweg an). Die starke Kraft dagegen hört spätestens nach 10 Femtometern, also 0,000.000.000.000.01 m, auf zu wirken. Daher kann es nicht funktionieren, die Gravitation über Interferenzeffekte der starken Kraft zu erklären.
    • MichaelKobel wrote:

      Was meinen Sie mit "Eigenschleunigung" von Materie? Materie beschleunigt sich nicht von selber. Dazu muss eine Kraft wirken. Hier sprechen wir von der Gravitationskraft. Diese ist auch noch in sehr großer Entfernung spürbar (z.B. ziehen sich Sonne und Erde über 150 Millionen km hinweg an). Die starke Kraft dagegen hört spätestens nach 10 Femtometern, also 0,000.000.000.000.01 m, auf zu wirken. Daher kann es nicht funktionieren, die Gravitation über Interferenzeffekte der starken Kraft zu erklären.



      Hallo MichaelKobel,

      darfs das -Du- sein?

      Eine Kraft muss wirken, das ist Voraussetzung.

      Ich führe als Argument Magnetismus an, da ist auch ständig eine Kraft am Werkeln, legt man diese Umstände auf Gravitation um und setzt einen Mechanismus dazu der diese Kraft erbringt dann ist Gravitation schon fast fertig.

      (mir ist klar dass das eine -Aussenseitermeinung- ist, sie könnte aber so manches Rätsel entschärfen).

      Kurt
    • Lieber Kurt,

      Das hat nichts mit "Außenseitermeinung" zu tun. Lies doch mal die Materialien, die auf unseren Webseiten stehen. Dort wirst du finden, dass es 4 Fundamentale Wechselwirkungen gibt, die Kräfte verursachen: Elektromagnetismus der auf alles wirkt was elektrisch gleaden ist (auch Magnetismus wirkt nur auf bewegte elektrische Ladungen), die starke Wechselwirlung die auf alles wirkt, was die starke Farbladung trägt, die schwache Wechselwirkung, die auf Objekte mit schwacher Ladung wirkt und die Gravitation, die in der allgemeinen Relativitätstheorie auf alles wirkt, was Energie besitzt, im klassischen Newtonschen Fall auf alles, was Masse besitzt.

      Gravitation wirkt also selbst dann immernoch, wenn alle Ladungen (elektrisch, schwach, stark) der beteiligten Objekte Null sind. Deshalb kann man sie keinesfalls mit den anderen fundamentalen Kräften erklären. Sie ist eine von 4 fundamentalen Wechselwirkungen, von denen wir schon sehr viel verstehen. Die allgemeine Relativitätstheorie zur Gravitation ist eindrucksvol bestätigt. Nur was bei ganz kleinen Abständen in der Quantenwelt mit der Gravitation passiert, das wissen wir noch nicht.

      Vg, Michael
    • Hallo,

      habe ich mich ein wenig eingelesen, damit ich evtl. wieder
      in die Diskussion einsteigen kann :D

      Ich hatte den Einwand von Kurt so verstanden, dass er sich
      eine Begrenzung einer Kraft nicht vorstellen kann. Magnetismus und auch Gravitation
      wirken „unendlich“ weit, auch wenn die Stärke der Kraft über die Strecke entsprechend
      gegen null läuft.

      Die Reichweite der starken Wechselwirkung ist außerhalb des
      Kerns wird auf „Null“ gesetzt.
      Wenn sie außerhalb des Kerns sehr klein ist (aber nicht
      Null), kann sie sehr wohl interferieren (mit Bosonen von anderen Kernen). Bei
      genug Kernen hatte man dann evtl. doch einen Effekt. Schließlich interferieren
      nur Wellen gleicher Art... also Photon mit Photon... etc. Hier also Bosonen
      außerhalb des Kerns… denk ich… wie gesagt, so richtig verstehe ich es eh nicht.

      Daher finde ich den Link von Michael zum Versuch „qBounce“
      so gut (TU Wien). Wenn man die Gravitationseffekte auf einen einzelnen
      Atomkernbestandteil (Neutron) untersucht, kann man den Austausch oder die Interferenz
      von Bosonen ausschließen und damit die „Theorie“ wiederlegen, oder?!

      Das Holographische Universum finde ich natürlich auch nicht
      gut. Andersrum finde ich das Prinzip „Need an article? Create a particle!“ auch
      nicht gerade sinnvoll. Wie gesagt, der Link zur TU Wien ist super, auch wenn
      leider nicht alle zitierten Artikel frei zugänglich sind. Vorschlag (a) macht
      mich da zufrieden, da es auf ein weiteres Teilchen verzichtet. Würde die
      Theorie über Wechselwirkende Bosonen aber auch… und ja, die Bosonen haben
      außerhalb des Kerns nichts zu suchen… Gibt es eine gute Begründung dafür? Dann
      könnte man die o.g. Theorie auch schnell zur Seite legen!
    • Hallo Michael,


      MichaelKobel wrote:

      Das hat nichts mit "Außenseitermeinung" zu tun. Lies doch mal die Materialien, die auf unseren Webseiten stehen. Dort wirst du finden, dass es 4 Fundamentale Wechselwirkungen gibt, die Kräfte verursachen:
      ...

      Gravitation wirkt also selbst dann immernoch, wenn alle Ladungen (elektrisch, schwach, stark) der beteiligten Objekte Null sind. Deshalb kann man sie keinesfalls mit den anderen fundamentalen Kräften erklären.

      du hast mit wenigen Sätzen hochinteressante Themen der Wissenschaft angesprochen!
      Das was ich mir vorstelle ist auf einer ganz anderen Grundlage angesiedelt als die Grundkräfte die du genannt hast, der Begriff Eigenbeschleunigung sagt aus dass sich Materie selber beschleunigt, also selber die Kraft erzeugt die eine Geschwindigkeit ergibt.

      Da ist keine Anziehung notwendig, sondern nur eine Kraft die in Bewegung umgewandelt wird und diese Bewegung summiert sich dann einfach auf. Die betroffene Materie befindet sich also ständig -im Zustand der Beschleunigung-, wird diese verhindert so zeigt sich das, die wirkende Kraft, als Gewicht das auf die Waage wirkt.

      Kurt
    • Anbas wrote:

      Ich hatte den Einwand von Kurt so verstanden, dass er sich
      eine Begrenzung einer Kraft nicht vorstellen kann. Magnetismus und auch Gravitation
      wirken „unendlich“ weit, auch wenn die Stärke der Kraft über die Strecke entsprechend
      gegen null läuft.



      Hallo @Anbas,

      die Kraft die die Gravitation erbringt muss nur soweit reichen wie das Teilchen gross ist das Gravitation erstellt/erfährt.

      Kurt
    • Ich verstehe den Ansatz, lieber Kurt.

      Aber folgende Frage: Ich habe es soweit verstanden, dass die
      Teilchen sich selbst bewegen und die Kraft „durch das Bremsen entsteht“. Wieso
      bewegen sich die Teilchen dann im Weltraum direkt aufeinander zu und nicht
      zufällig in irgendeine Richtung (wenn sie nicht gerade einen Impuls kriegen)?
      Hätten die Teilchen immer schon eine Bewegung und die Gravitation würde nicht existieren,
      dann wäre die Bewegungen doch statistisch verteilt?!
    • MichaelKobel wrote:

      Deine Beschreibung hört sich sehr "exotisch" an. Auf der Basis Deiner Beschreibung kann ich zwei Einwände machen: Mit was sollte denn die starke Wechselwirkung interferieren?
      Mit Bosonen von anderen Kernen... mit welchen denn sonst?! Daher die Frage: hat ein einzelner Bestandteil eines Atoms (Neutron, etc.) auch ein messbares Gravitationspotential.... gibt es schon Ergebnisse aus "qBounce"?

      The post was edited 1 time, last by Anbas ().

    • Anbas wrote:


      Aber folgende Frage: Ich habe es soweit verstanden, dass die
      Teilchen sich selbst bewegen und die Kraft „durch das Bremsen entsteht“.


      Naja Anbas, fast aber nicht ganz.

      Die Teilchen beschleunigen sich selbt, die dazu notwendige Kraft wird in ihnen/von ihnen selber erzeugt und ergibt, da diese Kraft ev. gerichtet ist, das v des Teilchens. Die Waage macht durch das Verhindern der Beschleunigung die erzeugte Kraft sichtbar.

      Anbas wrote:


      Wieso
      bewegen sich die Teilchen dann im Weltraum direkt aufeinander zu und nicht
      zufällig in irgendeine Richtung (wenn sie nicht gerade einen Impuls kriegen)?
      Hätten die Teilchen immer schon eine Bewegung und die Gravitation würde nicht existieren,
      dann wäre die Bewegungen doch statistisch verteilt?!
      Die Stärke und Richtung der Kraft wird von den Umständen abgeleitet/bestimmt die am Ort des Teilchens herrschen.
      Die notwendige "Information" liegt direkt am Ort des Teilchens vor, dadurch ergibt sich die Grundstärke und die Richtung der Beschleunigung.
      Ein Teilchen weiss von anderen nichts, auch wenn sie direkte Nachbarn sind, einzig die Ortsumstände legen fest ob, wie stark, und wohin die Reise geht.


      Kurt
    • Lieber Kurt,
      Dieses Forum soll ein ernst zu nehmender Austausch von Gedanken und Fragen über die Erkenntnisse der modernen Physik sein. Deine Auslassungen sind leider wissenschaftlich komplett unhaltbar, so dass sie hier nichts zu suchen haben. Die Forschung hat für alle Kräfte außer der Gravitation bereits die Botenteilchen gefunden, die sie übertragen. Ich bitte darum, bewiesene Tatsachen nicht in Zweifel zu ziehen.

      herzlichen Dank
      Michael
    • Anbas wrote:

      Mit was sollte denn die starke Wechselwirkung interferieren?

      Mit Bosonen von anderen Kernen... mit welchen den sonst?! Daher die Frage, hat ein einzelner Bestandteil eines Atoms (Neutron, etc.) auch ein messbares Gravitationspotential.... gibt es schon Ergebnisse aus "qBounce"?


      Lieber Anbas,
      Aha, Du meinst also die Bosonen die die starke Kraft zwischen Nukleonen vermitteln (sie heißen Pionen) können interferieren? Prinzipell können sie das schon, aber Du siehst an dem Bild im Anhang, wie schnell die Kraft (strong nuclear force) abnimmt, die durch die Pionen übertragen wird. Bereits bei 100 fm wird sie schwächer als die Gravitation und das setzt sich so fort sodass auch Interferenzen sie bei großen Abständen niemals mehr so stark machen würden wie die Gravitation. Außerdem hat die starke nukleare Kraft ein ganz anderes Abstandsgesetz als die Gravitation, da die Bosonen (Pionen) die sie übertragen eine Masse besitzen. Um das 1/r² Gesetz der Gravitationskraft zu bekommen, braucht man masselose Botenteilchen: die Gravitonen.

      Viele Grüße
      Michael
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