Tyhmiä kysymyksiä fysiikasta

[Neutroni]

Yhtä kysymystä olen joskus pohtinut:
Kun hiukkaset törmäävät esim. hiukkaskiihdyttimessä, niin mikä vuorovaikutus silloin vaikuttaa. Vaihtoehtoja on kai kolme, sähkömagneettinen, heikko tai vahva vuorovaikutus. Myös se vähän ihmetyttää, miten törmäyksen energiasta voi syntyä aivan uudenlaisia hiukkasia. Eikö kaikki hiukkaset olekaan alkeishiukkasten yhdistelmiä?

Vuorovaikutukset riippuvat hiukkasista. Kaikki eivät koe kaikkia vuorovaikutuksia. Hiukkaset ovat kvanttikenttien viritystiloja ja energia on se asia, joka noita kenttiä virittää. Törmäyksessä energia siirtyy tiettyjen säilymislakien mukaan kenttien välillä mikä näkyy hiukkasina. Kyllä kaikki monimutkaiset hiukkaset ovat alkeishiukkasten yhdistelmiä. Yleensä hiukkaset muodostuvat hiukkanen-antihiukkanen-pareina, koska se on säilymislakimielessä muutokseton tilanne. Ne lähtevät eri suuntiin ja voivat reagoida muiden hiukkasten kanssa, jos sellaisia syntyy myös.

[jester]

Yhtä kysymystä olen joskus pohtinut:
Kun hiukkaset törmäävät esim. hiukkaskiihdyttimessä, niin mikä vuorovaikutus silloin vaikuttaa. Vaihtoehtoja on kai kolme, sähkömagneettinen, heikko tai vahva vuorovaikutus. Myös se vähän ihmetyttää, miten törmäyksen energiasta voi syntyä aivan uudenlaisia hiukkasia. Eikö kaikki hiukkaset olekaan alkeishiukkasten yhdistelmiä?

Hiukkaset ovat kvanttikenttien viritystiloja ja energia on se asia, joka noita kenttiä virittää.

Tätä oikeastaan hain. Hiukkasia siis syntyy aidosti, eikä kaikkien hiukkasten tarvitse olla mukana törmäävissä hiukkasissa. Tässä mielessä erilaiset hiukkaset eivät ole itsenäisiä olioita, niin kuin voisi luulla. Käsittääkseni esim. Higsin bosoni vaati syntyäkseen tietyn törmäysenergian ja se ei kai koostu varsinaisesti muista hiukkasista.

[Neutroni]

Tätä oikeastaan hain. Hiukkasia siis syntyy aidosti, eikä kaikkien hiukkasten tarvitse olla mukana törmäävissä hiukkasissa. Tässä mielessä erilaiset hiukkaset eivät ole itsenäisiä olioita, niin kuin voisi luulla. Käsittääkseni esim. Higsin bosoni vaati syntyäkseen tietyn törmäysenergian ja se ei kai koostu varsinaisesti muista hiukkasista.

Standardimallin mukaan Higgsin bosoni on alkeishiukkanen, jolla ei ole rakennetta. Se syntyy, kun energiaa siirtyy Higgin kenttään niin paljon, että Higgsin bosoni voi muodostua.

[HuuHaata]

Tätä oikeastaan hain. Hiukkasia siis syntyy aidosti, eikä kaikkien hiukkasten tarvitse olla mukana törmäävissä hiukkasissa. Tässä mielessä erilaiset hiukkaset eivät ole itsenäisiä olioita, niin kuin voisi luulla. Käsittääkseni esim. Higsin bosoni vaati syntyäkseen tietyn törmäysenergian ja se ei kai koostu varsinaisesti muista hiukkasista.

Standardimallin mukaan Higgsin bosoni on alkeishiukkanen, jolla ei ole rakennetta. Se syntyy, kun energiaa siirtyy Higgin kenttään niin paljon, että Higgsin bosoni voi muodostua.

Tai virtuaalihiukkasena esimerkiksi tyhjiöön.

[Eusa]

Tätä oikeastaan hain. Hiukkasia siis syntyy aidosti, eikä kaikkien hiukkasten tarvitse olla mukana törmäävissä hiukkasissa. Tässä mielessä erilaiset hiukkaset eivät ole itsenäisiä olioita, niin kuin voisi luulla. Käsittääkseni esim. Higsin bosoni vaati syntyäkseen tietyn törmäysenergian ja se ei kai koostu varsinaisesti muista hiukkasista.

Standardimallin mukaan Higgsin bosoni on alkeishiukkanen, jolla ei ole rakennetta. Se syntyy, kun energiaa siirtyy Higgin kenttään niin paljon, että Higgsin bosoni voi muodostua.

Tai virtuaalihiukkasena esimerkiksi tyhjiöön.

Virtuaalihiukkanen on laskentaolio samoin kuin virtuaalinen sinisiirtymä kaksosparadoksin laskennassa.

[Ad astra]

Eikö absoluuttisessa nollapisteessä kaikki liike pysähdy?

Tuossa on hyvä vastaus.

Oli,kiitos!ja vastaus kysymykseeni näköjään huomattavasti monimutkaisempi ku osasin kuvitellakaan

[Q-S]

Kun hiukkaset törmäävät esim. hiukkaskiihdyttimessä, niin mikä vuorovaikutus silloin vaikuttaa. Vaihtoehtoja on kai kolme, sähkömagneettinen, heikko tai vahva vuorovaikutus. Myös se vähän ihmetyttää, miten törmäyksen energiasta voi syntyä aivan uudenlaisia hiukkasia.

Esimerkiksi positronin ja elektronin epäelastinen sironta voi tuottaa myonin ja antimyonin

e⁺ + e⁻ → µ⁺ + μ⁻,

missä hiukkastyyppi muuttuu, kun osa kineettisestä energiasta muuttuu massaksi. Klassisessa fysiikassa sähkömagneettinen vuorovaikutus ajatellaan varattujen hiukkasten välisenä "voimana", mutta kvanttikenttäteoriassa vuorovaikutuksen välittäjä (virtuaalifotonikenttä) lisäksi muuttaa hiukkasia toisiksi.

[Eusa]

Kun hiukkaset törmäävät esim. hiukkaskiihdyttimessä, niin mikä vuorovaikutus silloin vaikuttaa. Vaihtoehtoja on kai kolme, sähkömagneettinen, heikko tai vahva vuorovaikutus. Myös se vähän ihmetyttää, miten törmäyksen energiasta voi syntyä aivan uudenlaisia hiukkasia.

Esimerkiksi positronin ja elektronin epäelastinen sironta voi tuottaa myonin ja antimyonin

e⁺ + e⁻ → µ⁺ + μ⁻,

missä hiukkastyyppi muuttuu, kun osa kineettisestä energiasta muuttuu massaksi. Klassisessa fysiikassa sähkömagneettinen vuorovaikutus ajatellaan varattujen hiukkasten välisenä "voimana", mutta kvanttikenttäteoriassa vuorovaikutuksen välittäjä (virtuaalifotonikenttä) lisäksi muuttaa hiukkasia toisiksi.

Kysyjälle voinee vastata niin, että kaikki kolme vuorovaikutusta luonnollisesti toimivat etäisyys- ja energiaskaaloissaan hiukkasten välillä, mutta mitä noiden repivien tilanteiden jälkeen saadaan uusiksi hiukkasiksi riippuu energiasta massoiksi + liikemääriksi ja sopivista vaikutuskulmista ja niiden vaihepoikkileikkauksista. Mitään suoraviivaista vuorovaikutuslajien "ominaisvaikutusta" prosesseissa ei ole. Tulos luetaan tilastollisesta jakaumasta, osumista tai poikkeamista odotusarvoihin.

Sitä paitsi teoreettisestihan kaikki kolme vuorovaikutusta yhdistyvät riittävässä energiassa. Tosin vahvimpien ydinvoimien yhtenäistymisen todentaminen edellyttää noin kymmenen kertaluokkaa LHC:n energioita voimakkaampaa tilannetta - sellaisia etsitään mm. mustien aukkojen yhdistymistilanteista.

[Varaktori]

ER=EPR ?

Leonard Susskind:in lempilapsi tämä selkeästi.

[Brainwashed]

Mietin tossa paljonkohan tuikusta tulee tehoa ja törmäsin 24 seuraavaan kysymykseen:

Että 40 wattia on normaali kynttilänliekin lämpöteho. Saman verran kuin ihminen tuottaa lämpöä. Mutta älkää uskoko, vain mutu muisto tää.

10 tuikua ois 400 wattia, munkin mielestä se happikato ja palamisyhdisteet = paha olo.

Muistanpa vaan, kun yksi uusivuosi olin "viisaassa humalassa" oikein kunnolla, käärin kynttiläönperskeitä sanomalehteen ja heitin saunan pesään.

Hetken perästä kävi kaamea humaus, sauna oli aivan kirkas, kun luukkujen raosta kävi valkea valo, hirveä humina piipussa ja kaikki talon palovaroittimet pärähtivät huutamaan, vaikka ei niitä eukon huudolta tahtonut kuulua.
Piipusta löi kirkasta valkeaa parin metrin liekkinä, taisi noet palaa piipusta samalla.

Siis tietty steariini suli ja valui tuhkatilaan, sitten kun syttyi, tuntui että voisko bensakaan olla niin äreää...., ei onneksi räjähtänyt.

Olikohan räjähdysvaarakin kuinka lähellä?

https://keskustelu.suomi24.fi/t/3418667 ... lampomaara

Nokipalon sait kaikesta päätellen aikaiseksi, mutta vastoin yleistä käsitystä, niin hallittuna se on hyvä piipunputsauskeino sinne kertyneestä karstasta. Piipun hormin pitää olla ehjä ja käyttööämpöinen, mieluiten niin että on poltettu useita päiviä putkeen. Riskejä on tietenkin myös, ja ne on tietenkin huomioitava. Kun olen tarkistanut piipun kunnon nokipalon jälkeen, niin on ollut todella puhdas ja ei muuta tarvinnut tehdä kuin nuohota nokiluukun kautta.

[Stadin öljylanne]

Nyt kun säähavaintopallot maailmalla trendaavat, otetaan aihetta liippaava kysymys.

Oletetaan pyöreä lehmä. Eli kuinka suuri pitää pyöreän lehmän olla, jotta jos sen sisälle saadaan aikaiseksi tyhjiö, lehmä toimisi kuten säähavaintopallo ja kohoaisi korkeuksiin vetäen perässään esim. 20 kg kuorman olettaen, että tuo 20 kg sisältäisi myös hyötykuorman? Ja mikäli lehmä lentäisi, tunnetaanko edes teoriassa materiaalia, josta kyseinen lehmä tulisi rakentaa, jotta se ei kaatuisi omaan mahdottomuuteensa?

[Lyde19]

Nyt kun säähavaintopallot maailmalla trendaavat, otetaan aihetta liippaava kysymys.

Oletetaan pyöreä lehmä. Eli kuinka suuri pitää pyöreän lehmän olla, jotta jos sen sisälle saadaan aikaiseksi tyhjiö, lehmä toimisi kuten säähavaintopallo ja kohoaisi korkeuksiin vetäen perässään esim. 20 kg kuorman olettaen, että tuo 20 kg sisältäisi myös hyötykuorman? Ja mikäli lehmä lentäisi, tunnetaanko edes teoriassa materiaalia, josta kyseinen lehmä tulisi rakentaa, jotta se ei kaatuisi omaan mahdottomuuteensa?

..tai uunissa on ollut hiilos mutta ei tulta. Jolloin kynttilän steariini on sulanut ja kaasuuntunut hormiin ja syttynyt kaasuna.

[ExB]

Nyt kun säähavaintopallot maailmalla trendaavat, otetaan aihetta liippaava kysymys.

Oletetaan pyöreä lehmä. Eli kuinka suuri pitää pyöreän lehmän olla, jotta jos sen sisälle saadaan aikaiseksi tyhjiö, lehmä toimisi kuten säähavaintopallo ja kohoaisi korkeuksiin vetäen perässään esim. 20 kg kuorman olettaen, että tuo 20 kg sisältäisi myös hyötykuorman? Ja mikäli lehmä lentäisi, tunnetaanko edes teoriassa materiaalia, josta kyseinen lehmä tulisi rakentaa, jotta se ei kaatuisi omaan mahdottomuuteensa?

Kysymys kuuluu aluksi: Onko mahdollista rakentaa mistään olemassa olevasta materiaalista tyhjiöpalloa, jolla olisi niin suuri tilavuus että se NTP olosuhteissa jaksaisi nostaa edes itsensä?

https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_airship

Tuon mukaan tasavahvuisella seinämällä toteutettuna pitäisi rakennusmateriaalin kestävyyden nurjahdusta (buckling) vastaan pitäisi olla luokkaa viisinkertainen timantin nurjahduslujuuteen verrattuna jotta temppu onnistuisi. Pyöreä tyhjiölehmä ei siis lennä.

[Stadin öljylanne]

Nyt kun säähavaintopallot maailmalla trendaavat, otetaan aihetta liippaava kysymys.

Oletetaan pyöreä lehmä. Eli kuinka suuri pitää pyöreän lehmän olla, jotta jos sen sisälle saadaan aikaiseksi tyhjiö, lehmä toimisi kuten säähavaintopallo ja kohoaisi korkeuksiin vetäen perässään esim. 20 kg kuorman olettaen, että tuo 20 kg sisältäisi myös hyötykuorman? Ja mikäli lehmä lentäisi, tunnetaanko edes teoriassa materiaalia, josta kyseinen lehmä tulisi rakentaa, jotta se ei kaatuisi omaan mahdottomuuteensa?

Kysymys kuuluu aluksi: Onko mahdollista rakentaa mistään olemassa olevasta materiaalista tyhjiöpalloa, jolla olisi niin suuri tilavuus että se NTP olosuhteissa jaksaisi nostaa edes itsensä?

https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_airship

Tuon mukaan tasavahvuisella seinämällä toteutettuna pitäisi rakennusmateriaalin kestävyyden nurjahdusta (buckling) vastaan pitäisi olla luokkaa viisinkertainen timantin nurjahduslujuuteen verrattuna jotta temppu onnistuisi. Pyöreä tyhjiölehmä ei siis lennä.

Kiitos. Tämä vastasi kysymykseen.

[Q-S]

Kun hiukkaset törmäävät esim. hiukkaskiihdyttimessä, niin mikä vuorovaikutus silloin vaikuttaa. Vaihtoehtoja on kai kolme, sähkömagneettinen, heikko tai vahva vuorovaikutus. Myös se vähän ihmetyttää, miten törmäyksen energiasta voi syntyä aivan uudenlaisia hiukkasia.

Esimerkiksi positronin ja elektronin epäelastinen sironta voi tuottaa myonin ja antimyonin

e⁺ + e⁻ → µ⁺ + μ⁻,

missä hiukkastyyppi muuttuu, kun osa kineettisestä energiasta muuttuu massaksi. Klassisessa fysiikassa sähkömagneettinen vuorovaikutus ajatellaan varattujen hiukkasten välisenä "voimana", mutta kvanttikenttäteoriassa vuorovaikutuksen välittäjä (virtuaalifotonikenttä) lisäksi muuttaa hiukkasia toisiksi.

Vastasin aikanaan epätäsmällisesti, vaikkakin vastaukseni on totta, kun katsoo valmista kvanttikenttäteoriaa. Jäin miettimään, että mistä tämä suurien energioidan eri tyyppiset hiukkaset ja lukumäärät ovat ihan alunperin lähtöisin. Selvitin asiaa nyt kun oli aikaa.

Yksinkertainen relativistinen kompleksinen skalaarikenttä ja sen Lagrangen tiheys (saatu taivaasta lahjapakettina ) on

ℒ = (∂ᵤφ*) (∂ᵘφ) - m²φφ*,

missä ℒ(t,x) on kentän φ(t,x), kompleksikonjugaatin φ*(t,x) sekä derivaattojen ∂φ ja ∂φ* funktio. ℒ on reaalinen ja Lorentz-invariantti, mikä takaa fysikaalisesti oikeat liikeyhtälöt ja Noetherin virrat. φ on Lorentzryhmän SO(3,1) niin kutsuttu (0,0)-esitys, joka on skalaariesitys.

Tässä φ kuvaa hiukkasta ja φ* antihiukkasta. Noetherin varaukset ovat +1 ja -1. Molemmat spin0, ja molempien massa m.

Liikeyhtälö on (∂ᵤ∂ᵘ + m²)φ = 0, jonka ratkaisu (ilman normituskerrointa)

φ (x) = ∫ d³p exp(-ipx) a(p),
φ*(x) = ∫ d³p exp( ipx) a*(p),

missä integroidaan 3-liikemäärä p. Relativistinen sisätulo px = -i(p⁰t - p·x) =-i(ωt - p·x). Energiakomponentti p⁰=ω=√(p²+m²). Kertoimet a(p) ja a*(p) ovat luonti- ja tuhoamisoperaattoreiden a†ₚ ja aₚ eräänlaisia esiasteita.

Konjugaattiliikemäärät ovat

Π = ∂ℒ/∂φ = ∂₀φ* = (φ*)' ja
Π* = ∂ℒ/∂φ* = ∂₀φ = φ'

Kvantisoinnissa klassiset kentät φ ja φ* muutetaan operaattorikentiksi φ ja φ†, ja Poissonin sulut kommutoinneiksi. Osoittautuu, että kenttien φ ja φ† kommutoinnit ovat

[φ(x), φ(y)] =[ φ(x), φ†(y)] = 0 ja
[φ(x), Π(y)] = [φ(x), (φ†)'(y)] = iδ⁽³⁾(x-y),

missä x=(t,x) ja y=(t,y) on minkowskiavaruuden paikkavektori ja δ⁽³⁾ on 3-dimensioinen Diracin deltafunktio.

Aiempi klassisen kentän ratkaisu on nyt operaattorikenttä φ(x) = ∫ d³p exp(-ipx) aₚ, missä tuo aₚ on kvanttimekaniikan tapaan tuhoamisoperaattori liikemäärän p hiukkaselle. Vastaava φ†(x):n luontioperaattori on a†ₚ. Kun asiaa laskee, niin huomataan, että tämä klassinen aaltoratkaisu ei enää toteutakaan jälkimmäistä kommutaattoria. Kommutoinnin toteuttava mahdollisimman yleinen ratkaisu onkin

φ(x) = ∫ d³p exp(-ipx) aₚ + exp(ipx) b†ₚ ja

φ†(x) = ∫ d³p exp(ipx) a†ₚ + exp(-ipx) bₚ ,

missä esiintyy tyypin a operaattoreita mutta myös tyypin b operaattoreita.

Tämän seurauksena relativistisessa kentässä kunkin tyypin hiukkaslukumäärä ei yleensä säily vaan tyypit muuttuvat toisiksi. Vuorovaikutuksissa esiintyy termejä φ², φ³, φ⁴ tms, joissa a ja b operaattorien määrä vaihtelee per hiukkastyyppi (esiintyy a†a†a†a† + 2aab†b†... ja vastaavia rimpsuja). Tähän vaikuttaa tosin myös kvanttikenttien hiukan monimutkaiset aikajärjestysoperaattorit ja kommutoinnit [a,b] jne, mutta lopputuloksena sisääntulevien hiukkasten tyypit vaihtuvat, hitusia katoaa ja uusia eri tyyppisiä tulee tilalle.

Jos laaditaan epärelativistinen kvanttikenttäteoria, niin b ja b† -operaattoreita ei tarvita ja kenttäoperaattorien kommutoinnit (poikkeavat relativistisista kommutoinneista) toteutuvat yhdellä hiukkastyypillä a ja a†. Tämä on kokeellisestikin niin, että pienillä (epärelativistisilla) energioilla hiukkaset siroavat, mutta hiukaslajit ja -lukumäärät eivät muutu.

Hiukkaslukumäärän ja tyyppien muuttuminen on siis erikoinen seuraus Lorentz-symmetriasta, jonka takia operaattorikentän aaltoratkaisulla on tietty muoto.