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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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 Verfasst am: 24.11.2008, 18:08 Titel: Quantenchromodynamik - Simulation - Masse der Nukleonen |
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Hallo zeitgenosse,
mir ist heute beim Stöbern bei der Konkurrenz (astrotreff.de) der folgende Link aufgefallen. Scheinbar bekommt die Heimsche Massenformel so langsam ernstzunehmende Konkurrenz. Mich würden dabei die Fehlertoleranzen, bzw. ein Vergleich mit den experimentellen Werten interessieren, also die Frage auf wieviel Prozent die Jülicher Gruppe es geschafft hat. Vermutlich jedoch ein ziemlicher Erfolg für das Standardmodell und zugleich auch eine gute Rehabilitierung der Main-Stream-Physik in puncto: "Was stellen die eigentlich mit meinen Steuergeldern alles so an?".
Gruß
Barney
Anmerkung: Thread wurde hier abgetrennt.
Karl |
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Orbit
Anmeldedatum: 29.09.2008
Beiträge: 1469
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| Verfasst am: 24.11.2008, 19:19 Titel: |
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Hallo Barney
Ich finde den Artikel eher nichtssagend, und mich erstaunt, dass die Higgsteilchen, die ja den Teilchen Masse verleihen sollen, in diesem Zusammenhang überhaupt nicht erwähnt werden.
Orbit |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 24.11.2008, 20:34 Titel: |
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| Orbit hat Folgendes geschrieben: | Hallo Barney
Ich finde den Artikel eher nichtssagend, und mich erstaunt, dass die Higgsteilchen, die ja den Teilchen Masse verleihen sollen...
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Hallo Orbit,
das ist ein PR-Gag!! Die harte Forschungsrealität sieht da schon ein wenig anders aus. Übrigens gibt es auch von R.P. Feynman Bemerkungen (Lecture Notes o.ä.) zur Berechnung der Massen der Nukleonen mit Computerclustern ausgehend von der QCD (Quantenchromodynamik). D.h. dieses Thema hat die Wissenschaftsgemeinde schon vor vielen Jahren stark beschäftigt und ist scheinbar erst jetzt mit gebündelter Rechenkraft realisierbar. So gesehen sagt der Artikel sehr viel über die Lebendigkeit und Kreativität der deutschen Forschungslandschaft aus.
Gruß
Bernhard
Zuletzt bearbeitet von Barney am 14.12.2008, 23:38, insgesamt einmal bearbeitet |
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zeitgenosse
Anmeldedatum: 21.06.2006
Beiträge: 1811
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| Verfasst am: 24.11.2008, 21:03 Titel: |
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| Barney hat Folgendes geschrieben: | | Die harte Forschungsrealität sieht da schon ein wenig anders aus. |
Könntest du das Prinzip dieser Simulationen näher erläutern.
Gr. zg
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Nathan5111
Anmeldedatum: 27.01.2008
Beiträge: 190
Wohnort: Varus-Schlacht
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| Verfasst am: 24.11.2008, 21:35 Titel: |
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Als Einstand gleich einen Antrag zur "Geschäftsordnung":
Könnt Ihr diesen 'Jülich'-Anteil nicht in einem eigenen Thread bearbeiten und diesen bisher phantastischen Dialog auf B. Heims Strukturtheorie beschränken?
Gruß an AC
Nathan
Anmerkung: Erledigt am 25.11.2008, 9:23
Karl |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 24.11.2008, 22:12 Titel: |
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| zeitgenosse hat Folgendes geschrieben: |
Könntest du das Prinzip dieser Simulationen näher erläutern.
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bekanntlich läßt sich jede Ableitung durch einen Differenzenquotienten numerisch approximieren. Genau dieses Prinzip wird bei diesen Simulationen bis zum "Exzess" ausgenutzt. Sämtliche partiellen Ableitungen der QCD werden dabei vermutlich durch Differenzenquotienten ersetzt und können dann mit Hilfe von "hochdimensionalen" Vektoren und Matrizen in riesige Gleichungssysteme übersetzt werden, die dann mit Hilfe äußerst effektiver Lösungsalgorithmen von Computern gelöst werden können. Das Ganze ist wirklich ziemlich aufwändig und kompliziert, aber bekanntlich höhlt ja der stete Tropfen den Stein. Was heißen will, dass über viele, viele Arbeitsstunden der passende Programmcode gefunden wird, der dann die partiellen Differentialgleichungen der QCD - die eigentlich niemand mehr wirklich gerne von Hand lösen will - näherungsweise lösen kann. (Fehlerabschätzungen sind in solchen Systemen auch wieder ein ganz eigenes Thema)
Dieses Verfahren ist übrigens auch gängige Praxis bei Meteorologen, Autobauern, Flugzeugindustie, Atomphysikern usw.
Die QCD selbst werde ich hier nicht aufrollen. Das ist ein riesiger Theorienkomplex. Dazu gibt es jede Menge Bücher (Meine Empfehlung: Walter Greiners "Quantenchromodynamik" in der aktuellen Auflage, falls die vorhergehenden Bände der Serie gelesen wurden) und viele Informationen im Netz.
Zuletzt bearbeitet von Barney am 14.12.2008, 23:40, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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zeitgenosse
Anmeldedatum: 21.06.2006
Beiträge: 1811
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| Verfasst am: 24.11.2008, 22:44 Titel: |
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| Barney hat Folgendes geschrieben: | | Genau dieses Prinzip wird bei diesen Simulationen bis zum "Exzess" ausgenutzt. Sämtliche partiellen Ableitungen [...] werden dabei vermutlich durch Differenzenquotienten ersetzt |
Das ist vermutlich QCD auf 4-dimensionalem Raumzeit-Gitter. Der Rest ist aufwendige Rechenarbeit.
Mich interessiert insbesondere, w i e die Massenterme aus der Theorie folgen. Meines Wissens geht es im Standardmodell der Teilchenphysik nicht ohne Higgs-Kibble-Mechanismus.
p.s.
Greiner ist empfehlenswert. Ich habe erst ein paar Bände zur Hand, schaffe den Rest aber sukzessive an. Auch nützlich (aber eher für Experimentalphysiker) ist der Bergmann/Schaefer. Ich wechsle stets mit Theorie und Praxis, um nicht einseitig zu werden (erteile ja auch noch im Nebenamt Laborunterricht).
Gr. zg
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 24.11.2008, 23:23 Titel: |
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| zeitgenosse hat Folgendes geschrieben: |
Das ist vermutlich QCD auf 4-dimensionalem Raumzeit-Gitter. Der Rest ist aufwendige Rechenarbeit.
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das sehe ich genau so.
| Zitat: |
Mich interessiert insbesondere, w i e die Massenterme aus der Theorie folgen. Meines Wissens geht es im Standardmodell der Teilchenphysik nicht ohne Higgs-Kibble-Mechanismus.
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ich würde mal sagen aus:
1.) Ruhemasse + kinetische Energie der Quarks. Um die kinetische Energie zu wissen, muss der Bewegungszustand der Quarks bekannt sein und deswegen müssen auch die Bewegungsgleichungen der QCD so aufwändig gelöst werden.
2.) Kinetische Energie der Gluonen.
Über E=mc^2 kann dann über die kinetischen Energie, relativistisch korrekt und inklusive Ruhemasse, auf die Gesamtmasse des Systems (z.B. Proton) zurückgeschlossen werden.
Ob bei den Berechnungen auch eine schwache Wechselwirkung der Quarks untereinander berücksichtigt wird, weiß ich nicht. Wenn ja, käme natürlich noch der Higgs-Mechanismus mit ins Spiel.
(zu PS: mich hat es beruflich komplett in die EDV verschlagen. Genau die oben beschriebene Art von Simulationen kenne ich deswegen auch aus eigener beruflicher Erfahrung, wenn auch ohne nennenswerten Erfolge.)
Zuletzt bearbeitet von Barney am 25.11.2008, 01:31, insgesamt einmal bearbeitet |
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Nathan5111
Anmeldedatum: 27.01.2008
Beiträge: 190
Wohnort: Varus-Schlacht
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| Verfasst am: 25.11.2008, 01:18 Titel: |
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Hallo Barney, | Barney hat Folgendes geschrieben: | | das ist ein PR-Gag!! |
kannst Du das etwas näher erklären, schließlich kursiert dieser Artikel seit dem 20.11.08 auf vielen Kanälen, incl. der Homepage von Jülich.
Neugierig
Nathan
PS: Ich bin noch immer der Meinung, hierfür einen eigenen Thread einzurichten! |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 25.11.2008, 01:42 Titel: |
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| Nathan5111 hat Folgendes geschrieben: |
kannst Du das etwas näher erklären |
die Aussage PR-Gag, bezieht sich auf Orbits Aussage, dass die Higgs-Teilchen für die Ruhemasse der Elementarteilchen alleine verantwortlich sind. Ich glaube nach wie vor, dass diese Aussage in dieser Form wissenschaftlich nicht zu halten ist und erst durch falsche Aussagen in den Medien gebildet wurde - gemäß dem Prinzip der stillen Post (Einer sagt etwas, der andere hört etwas und gibt es leicht verfälscht weiter usw.). Von meiner Studienzeit her bin ich mir absolut sicher, dass Orbits Aussage so nur teilweise (z.B. bezüglich der schwachen WW) stimmen kann.
Zu dem Artikel über die Arbeiten in Jülich, kann ich nur meine Glückwünsche und Gratulation über die Ergebnisse zum Ausdruck bringen, falls in dem Artikel nicht schon wieder geflunkert, bzw. übertrieben wurde. Die Tatsache, dass F. Wilczek die Arbeiten gewürdigt hat, hat ebenfalls ein außerordentliches Gewicht. |
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Orbit
Anmeldedatum: 29.09.2008
Beiträge: 1469
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| Verfasst am: 25.11.2008, 08:32 Titel: |
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| Zitat: | | die Aussage PR-Gag, bezieht sich auf Orbits Aussage, dass die Higgs-Teilchen für die Ruhemasse der Elementarteilchen alleine verantwortlich sind. |
Hat er aber nicht behauptet, der Orbit.
Zitat von Orbit:
| Zitat: | | dass die Higgsteilchen, die ja den Teilchen Masse verleihen sollen, in diesem Zusammenhang überhaupt nicht erwähnt werden. |
Man beachte das Wörtchen 'sollen'. 
Orbit |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 25.11.2008, 09:51 Titel: |
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@Karl: Vielen Dank für die Ausgliederung des Themas.
| Orbit hat Folgendes geschrieben: | Man beachte das Wörtchen 'sollen'.
Orbit |
Vielleicht wurde in Jülich tatsächlich die gesamte Eichgruppe $U(1)\otimes SU(2) \otimes SU(3)$ gerechnet. Wenn ja, dann Hut ab. Leider sagt der zitierte Artikel über diese Details nichts aus. |
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Erik
Anmeldedatum: 28.03.2006
Beiträge: 565
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| Verfasst am: 25.11.2008, 16:38 Titel: |
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| Barney hat Folgendes geschrieben: | | Nathan5111 hat Folgendes geschrieben: |
kannst Du das etwas näher erklären |
die Aussage PR-Gag, bezieht sich auf Orbits Aussage, dass die Higgs-Teilchen für die Ruhemasse der Elementarteilchen alleine verantwortlich sind. |
Wenn du dich auf Elementarteilchen beziehst stimmt das IMHO auch. (Wobei mal außer acht
gelassen sei, was die Masse von Elementarteilchen ist, die gar nicht frei vorkommen.)
Das heißt natürlich nicht, daß hadronische Bindungszustände ihre gesamte Masse durch das Higgs
erhalten. Tatsächlich kommt ein Großteil der Baryonen- und Mesonenmassen aus der
dynamischen Brechung der chiralen Symmetrie in der QCD, also z.B. aus dem Quarkondensat
\($m² \sim \langle q\bar q\rangle\), worauf du vermutlich anspielst. Aber ohne Higgs geht es
eben nicht, sonst wäre z.B. das Pion masselos und p und n hätten die gleiche Masse
(da sie als Isospin-Dublett in die Theorie eingehen). Durch chirale Symmetriebrechung
bekommen zwar Hadronen mit Ausnahme des Pions Masse, aber verschiedene
Massenverhältnisse/-differenzen werden durch die Higgs-Kopplungen bestimmt. |
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Barney
Anmeldedatum: 19.10.2008
Beiträge: 1538
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| Verfasst am: 26.11.2008, 05:51 Titel: |
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Hallo Erik,
ich habe von 1997-98 an atomphysikalischen Simulationen am Fraunhofer-Institut ILT mitgearbeitet (Ionisation von Wasserstoff in intensivem Laserlicht). Von daher kenne ich mit solchen Simulationen im Rahmen der Numerical Recipes ein wenig aus. Von der QCD kenne ich eigentlich nur die Grundlagen, so dass ich da nicht wirklich mitreden kann. Trotzdem glaube ich gerade aufgrund meiner damaligen Erfahrungen, dass man mit solchen Simulationen recht weit kommen kann, wenn man den Programmcode entsprechend intelligent strickt. D.h. Man kann die Programme so weit bringen, dass die Interpretation der Ergebnisse auch wiederum überdacht werden muss. Schade war, dass damals in dem Projekt praktisch keine Fehlerbetrachtungen angestellt wurden, so dass die ganze Sache sehr theoretisch blieb. Allerdings haben die Programme damals recht nette Bilder von der räumlichen Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons im Atom geliefert. |
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Erik
Anmeldedatum: 28.03.2006
Beiträge: 565
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| Verfasst am: 27.11.2008, 12:36 Titel: |
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| Barney hat Folgendes geschrieben: | | Trotzdem glaube ich gerade aufgrund meiner damaligen Erfahrungen, dass man mit solchen Simulationen recht weit kommen kann, wenn man den Programmcode entsprechend intelligent strickt. |
Das habe ich nicht in Abrede gestellt. Solche Gitter-Rechnungen sind absolut koventionell unter den nicht-perturbativen Behandlungen
der QCD. Allerdings werden dort meines Wissens nicht die Quarkmassen ausgerechnet, sondern die Massen der Bindungszustände
mit Hilfe der Quarkmassen gefittet, welch letztere also als Parameter in der Theorie auftauchen. Ich interpretiere das so, daß
der Ursprung der Quarkmassen, also der Massen der Elementarteilchen selbst, in diesem Rahmen ungeklärt bleibt. |
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