Kan een foton een graviton uitzenden?

[Regor]

Aan wnvl1,

ivm 1. U geeft een bekende beschrijving van de twee deeltjes,.
Maar waarom zou een Graviton geen onderdeel kunnen zijn van een Foton?
Wat gebeurt er met de Gravitonen als bij massa omzetting naar energie (e= mc^2) de massa "verdwijnt"?

ivm 2. ..... en uitzenden ook ? ....... in welke richting ?

ivm 3. "gerichte" zwaartekracht werking is mij niet bekend.
is zwaartekracht werking niet altijd "sferisch" ? .... of enkel bij "onmogelijke" absolute rust van een massa deeltje?

ivm4. Als alle massa van het universum "uiteindelijk" zal / zou omgezet zijn in energie .... bestaan er dan nog Gravitonen?

[wnvl1]

ivm 1. U geeft een bekende beschrijving van de twee deeltjes,.
Maar waarom zou een Graviton geen onderdeel kunnen zijn van een Foton?
Wat gebeurt er met de Gravitonen als bij massa omzetting naar energie (e= mc^2) de massa "verdwijnt"?

Een graviton is een quantum van het gravitatie veld en een foton is een quantum van het EM veld. Dat zijn twee verschillende velden die zich anders gedragen. Het EM veld is een vector veld, het gravitatie veld is een tensor veld. Beide velden zullen daarom anders transformeren. Er is wel een koppeling tussen beide velden. Maar een quantum van het ene veld bevat geen quantum van het andere veld.

[wnvl1]

ivm 1. Wat gebeurt er met de Gravitonen als bij massa omzetting naar energie (e= mc^2) de massa "verdwijnt"?

QFT is compatibel met de SRT. Alle velden gaan op de juiste manier transformeren bij verandering van coördinaten frame zodat relaties als
\[
E^2 = (pc)^2 + (m_0 c^2)^2
\]
behouden blijven. De natuurwetten blijven in de verschillende coördinaten frames behouden.

[wnvl1]

ivm 3. "gerichte" zwaartekracht werking is mij niet bekend.
is zwaartekracht werking niet altijd "sferisch" ? .... of enkel bij "onmogelijke" absolute rust van een massa deeltje?

Je kan interferentie hebben tussen gravitonen wat zorgt voor gerichte stralingspatronen. Je kan perfect de parallel trekken met EM golven.

[wnvl1]

ivm4. Als alle massa van het universum "uiteindelijk" zal / zou omgezet zijn in energie .... bestaan er dan nog Gravitonen?

Zowel massa als energie zijn een bron van gravitonen.

[Regor]

Aan wnvl1,

Dank U voor uw duidelijke antwoorden.
Ze bevatten wel inhoudelijk een aantal fenomenen waar ik heelwat tijd zal moeten aan besteden om ze te "begrijpen".. laat staan "aan te nemen"
Toch blijf ik een aantal zaken "vreemd" vinden ..... maar dat zal wellicht aan mij liggen.

Mij blijft het nog niet duidelijk wat het concrete antwoord is op de vraag van Professor Puntje in deze topic !

[Regor]

Aan wnvl1,

Op basis van voortschrijdend inzicht:
Sorry voor de soms eenvoudige verwoordingen, maar ze zijn voor U wellicht doorzichtig.

ivm 4. Mijn vraag was, als alle massa "uiteindelijk" zou / zal verdwenen zijn en omgezet zijn in energie / Fotonen, (indien mogelijks)......
.......... zijn / zouden er dan nog Gravitonen zijn ? ......... en wat zou hun functie zijn ?

5. Kunnen / hebben Gravitonen, net zoals Fotonen ook verschillende mogelijke energetische toestanden ?

6. Indien ja, kan men spreken van een "straal" (hoog) energetische Gravitonen ?

7. Bij Gravitonen is de "z" speed indentiek aan "c" ........... maar zijn de afwisselende "x" en "y" modulaties van alle gravinnen identiek ?

[Regor]

Gravinnen = Gravitonen (vervelende spellingscorrectie)

[wnvl1]

7. Bij Gravitonen is de "z" speed indentiek aan "c" ........... maar zijn de afwisselende "x" en "y" modulaties van alle gravinnen identiek ?

Gravitonen zijn spin-2 deeltjes. Dit betekent dat ze twee onafhankelijke polarisatietoestanden hebben. Deze polarisatietoestanden komen overeen met de trillingsmodi van zwaartekrachtsgolven, die fluctuaties zijn in de kromming van de ruimtetijd. Omdat gravitonen spin-2 hebben, kunnen ze complexere polarisatiemodi hebben dan bijvoorbeeld fotonen (spin-1) of elektronen (spin-1/2). Gravitonen zijn transversaal. Dit betekent dat de oscillaties van de ruimtetijd loodrecht staan op de voortplantingsrichting van de zwaartekrachtsgolf. De twee onafhankelijke polarisatietoestanden worden aangeduid als "plus" (+) en "kruis" (×).

[wnvl1]

5. Kunnen / hebben Gravitonen, net zoals Fotonen ook verschillende mogelijke energetische toestanden ?

6. Indien ja, kan men spreken van een "straal" (hoog) energetische Gravitonen ?

Zoals ik het begrijp geldt de Planck relatie ook voor fotonen. De energie \( E \) van een graviton wordt dus gegeven door de bekende relatie uit de kwantummechanica:

\[
E = h f
\]

waarbij:
- \( h \) de constante van Planck is (\( h \approx 6.626 \times 10^{-34} \, \text{Js} \)),
- \( f \) de frequentie van de zwaartekrachtsgolf is die met het graviton geassocieerd wordt.

De frequenties van zwaartekrachtsgolven, en daarmee de energieën van gravitonen, variëren sterk afhankelijk van de bron. Zwaartekrachtsgolven die worden gegenereerd door bijvoorbeeld botsende neutronensterren of zwarte gaten, hebben typische frequenties in het bereik van \( 10 \, \text{Hz} \) tot \( 10^3 \, \text{Hz} \). Dit betekent dat de energieën van de corresponderende gravitonen zeer klein zijn:
\[
E \approx h f \approx (6.626 \times 10^{-34}) \times (10 \, \text{Hz}) \approx 6.626 \times 10^{-33} \, \text{J}
\]
of ongeveer \( 4 \times 10^{-15} \, \text{eV} \) (elektronvolt).

Primordiale zwaartekrachtsgolven die mogelijk zijn ontstaan tijdens de inflatiefase van het vroege universum, hebben veel lagere frequenties (\( f \sim 10^{-15} \, \text{Hz} \)), wat resulteert in extreem lage energieën voor de gravitonen.

De energie van een graviton is dus extreem klein in vergelijking met bijvoorbeeld fotonen in zichtbaar licht (typisch \( \sim 2 \, \text{eV} \)) of neutrino’s (\( \sim 10^{-2} \, \text{eV} \) tot enkele \( \text{eV} \)). Dit is een van de redenen waarom gravitonen zo moeilijk te detecteren zijn: ze hebben een zeer lage energie en interageren nauwelijks met materie.

In theorieën over kwantumzwaartekracht, zoals snaartheorie, wordt vaak aangenomen dat gravitonen bij hogere energieën een belangrijke rol spelen. Bij energieën in de buurt van de Planck-energie (\( E_\text{Planck} \approx 1.22 \times 10^{19} \, \text{GeV} \)), kunnen gravitonen significante effecten hebben. Op deze schaal worden de effecten van kwantumzwaartekracht belangrijk, maar zulke hoge energieën zijn verre van wat huidige experimenten kunnen bereiken.

[wnvl1]

ivm 4. Mijn vraag was, als alle massa "uiteindelijk" zou / zal verdwenen zijn en omgezet zijn in energie / Fotonen, (indien mogelijks)......
.......... zijn / zouden er dan nog Gravitonen zijn ? ......... en wat zou hun functie zijn ?

Ik denk dat het belangrijk is een onderscheid te maken bij het beantwoorden van deze vraag tussen echte gravitonen en virtuele gravitonen.

Gravitonen zijn de hypothetische, kwanta van zwaartekrachtsgolven in een kwantumveldentheorie van zwaartekracht. Het zijn echte deeltjes. Dit betekent dat gravitonen in principe waarneembaar zouden moeten zijn, bijvoorbeeld als individuele kwanta van zwaartekrachtsgolven.

Virtuele gravitonen zijn wiskundige constructies die optreden in kwantumveldentheorie en worden gebruikt om zwaartekrachtinteracties te beschrijven. Het zijn geen echte deeltjes. Virtuele gravitonen zijn niet waarneembaar en bestaan alleen tijdelijk volgens de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. Het zijn de overbrengers van de zwaartekrachtkracht. Ze zijn verantwoordelijk voor het verklaren van de zwaartekracht tussen massa's in het kwantummechanische domein. In klassieke termen beschrijven ze de Newtoniaanse zwaartekracht.

Om echte gravitonen te genereren heb je oscillaties nodig. Net zoals je oscilaties nodig hebt om EM straling te genereren. Of er finaal nog gravitonen zullen zijn hangt af van het model dat je prefereert voor het einde van het universum. De vraag of gravitonen in een bepaald scenario blijven bestaan hangt uiteindelijk af van hoe zwaartekracht en ruimtetijd zich gedragen in extreme omstandigheden en of een volledige kwantumzwaartekrachtstheorie (zoals snaartheorie of loop-kwantumzwaartekracht) dit kan beschrijven.

Ik vond de volgende scenario's terug:

- Big Freeze: Gravitonen blijven bestaan als "fossielen" van zwaartekrachtsgolven, maar hun invloed wordt verwaarloosbaar.
- Big Rip: Gravitonen verdwijnen samen met de ruimtetijd.
- Big Crunch: Gravitonen spelen een grotere rol naarmate het universum samentrekt, maar verdwijnen mogelijk in de singulariteit.
- Big Bounce: Gravitonen kunnen mogelijk de overgang naar een nieuw universum overleven.

[Regor]

Aan wnvl1,

Dank U, zeer leerrijk en zeker omdat U op een concretere mannier verheldering bied.

Ik blijf echter op mijn honger zitten met de vraag die deel uitmaakte van een vorige vraag ..... en waarbij ik in uw gewaardeerd antwoord
geen antwoord kon bespeuren.

5. Kan er zoiets bestaan als een "gerichte" straal reele Gravitonen ...... net zoals een "gerichte" straal van Fotonen bestaat ?

[wnvl1]

Ja. De theorie is analoog aan de theorie van de EM straling. Daar kan je ook een gerichte straal fotonen hebben.

[Regor]

Aan wnvl1,

Dus blijkbaar ook met reele Gravitonen.

6. Welk "mechanisme" kan de mens toepassen om zulk een Gravitatie straal te genereren ?
Dit gezien uit vorige reacties bleek dat een Fotonenstraal mits de gepaste voorwaarden ...... Gravitonen kon uitstralen.
Of heb ik misschien iets gemist ? if .. sorry.

[wnvl1]

Oscillerende ladingen veroorzaken een fotonenstraal. Door de bewegingen van de ladingen te synchroniseren, kan je de straal richten.
Oscillerende massa's veroorzaken een gravitonenstraal. Als je die oscillaties wat gaat synchroniseren ga je die gravitonenstraal kunnen focussen. Denk aan een verzameling van massaveersystemen die je synchroniseert. Praktisch uiteraard niet direct haalbaar aangezien de energie van die gravitonenstralen zo klein is.