Waarom heeft 'n Graviton spin 2

[Anonymous]

Hallo,

In alle boeken en artikelen over de unificatie van zwaartekracht en quantum mechanica wordt gesproken over het graviton; het quatum behorend bij het zwaartekrachtveld. Dit quantum of deeltje heeft spin 2. Maar waarom? Het deeltje is nog nooit waargenomen en daarom kan dit niet gemeten zijn.

Alle deeltjes zijn verdeeld volgens hun Spin classificatie:

Higgs Spin 0

Fermion Spin 1/2

Foton / W, Z-deeltje Spin 1

Graviton Spin 2

Waar komt deze classificatie vandaan? Ik weet dat de deeltjes andere eigenschappen hebben die bepaald wordt door deze Spin waarden.

[Eek=Mc]

google: Why the gravitons are spin-2 particles?

Snap er zelf niet erg veel van, mij iets té technisch

[Elmo]

Het volgt uit theoretische overwegingen dat het spin 2 moet zijn.

Handwaving argument:

De zwaartekracht is een kracht en dus moet de drager ervan een boson zijn (heeltallige spin).

Het graviton kan geen spin 1 hebben, want dan zou de zwaartekracht een afstotende kracht moeten zijn.

Het graviton kan geen spin 0 hebben, want dan is er geen interactie mogelijk tussen het graviton en het foton. We weten dat deze er moet zijn (gravitational lenzing enzo)

Het graviton kan wel spin 2 hebben. Het is voor mij niet mogelijk om dit inzichtelijk uit te leggen. Laat ik er enkel over zeggen dat een spin 2 deeltje ervoor zorgt dat er "de goede soort" interactie tussen massa is, en (ook zeer belangrijk) dat er "de goede soort" interactie tussen de gravitonen zelf is. Dit laatste punt is zeer belangrijk, want dit heb je bijvoorbeeld niet in de electromagnetische wisselwerking waar er eigenlijk geen interactie is tussen de fotonen zelf.

[Anonymous]

Ik ga even in op het antwoord hierboven. Als spin 2 goed uitkomt zodat het spin 2 kan zijn maar niet spin 1 of 1/2 dan lijkt het er op dat de spin even moet zijn. . .minimal 2 dus (4*spin 1/2).

Misschien kunnen 4 elktronen met gelijke spin (quadrupel) een graviton voorstellen!. . . of twee elektronen een deeltje met spin 1 of spin 0 vormen.

Vanuit deze gedachte zou het graviton ook spin 4 en spin 6 kunnen hebben?

Het staat immers nog niet vast (begrijp ik er uit) dat het spin 2 moet zijn voor een graviton. Als de met spin-getallen, in termen van de eigenschappen welke er kennelijk bij horen, doorredeneert, hebben deeltjes met spin 4 en spin 6 etc. dan vergelijkbare eigenschappen als een graviton?

Zo Ja, dan zijn er misschien verschillende soorten gravitonen waardoor er verchillende sooreten zwaartekrachten kunnen bestaan. . . .stof voor de schrijvers van sc-fi verhalen!

Wat is de huidige geadachte over de massa (of de impulse) van een graviton?

[Elmo]

Ik ga even in op het antwoord hierboven. Als spin 2 goed uitkomt zodat het spin 2 kan zijn maar niet spin 1 of 1/2 dan lijkt het er op dat de spin even moet zijn. . .minimal 2 dus (4*spin 1/2).

De spin moet inderdaad zeker geheeltallig zijn: een krachtdeeltje is immers een boson!

Misschien kunnen 4 elktronen met gelijke spin (quadrupel) een graviton voorstellen!. . . of twee elektronen een deeltje met spin 1 of spin 0 vormen.

Twee spin 1/2 deeltjes kunnen inderdaad een spin 1 en een spin 0 gebonden toestand maken, maar dat wil niet zeggen dat deze spin 1 gebonden toestand een elementair deeltje is. Daar komt bij dat de interacties die een electron (of een gebonden toestand van electronen) aangaat heel anders is dan die van het graviton. Een graviton kan dus nooit uit electronen bestaan.

Vanuit deze gedachte zou het graviton ook spin 4 en spin 6 kunnen hebben?

Toegegeven: ik weet het niet zeker. Maar volgens mij niet. Volgens mij moet het graviton spin 2 hebben om op "de goede manier" interacties aan te gaan. Maar als je het echt wil begrijpen, dan zal je quantumveldentheorie en algemene relativiteit moeten gaan bestuderen.

Wat is de huidige geadachte over de massa (of de impulse) van een graviton?

Volgens mij moet het graviton massa 0 hebben om te zorgen dat de zelfinteractie niet divergeert. De impuls van het graviton is afhankelijk van de golflengte (energie) van het graviton dat je bestudeerd en kan eigenlijk alles zijn.

[Elmo]

Vanuit deze gedachte zou het graviton ook spin 4 en spin 6 kunnen hebben?

Toegegeven: ik weet het niet zeker. Maar volgens mij niet. Volgens mij moet het graviton spin 2 hebben om op "de goede manier" interacties aan te gaan. Maar als je het echt wil begrijpen, dan zal je quantumveldentheorie en algemene relativiteit moeten gaan bestuderen.

Na wat langer te hebben nagedacht:

Als ik een golffunctie f® roteer over een hoek a, dan vind ik daarna de golffunctie f®*exp[i*s*a], waar s de spin van het deeltje is en i de wortel van -1. Aangezien hier dus (m.u.v. een spin 1 deeltje) niet geldt dat een rotatie over 2 pi (=360 graden) de zelfde golffuncie oplevert, denk ik dat het onmogelijk moet zijn om een graviton met iets anders dan spin 2 te beschrijven als het met spin 2 ook kan. Tenzij je natuurlijk samengestelde deeltjes toestaat, maar dat is uiteraard expliciet verboden voor een fundamenteel deeltje als het graviton.

[Bert]

Ik ga even in op het antwoord hierboven. Als spin 2 goed uitkomt zodat het spin 2 kan zijn maar niet spin 1 of 1/2 dan lijkt het er op dat de spin even moet zijn. . .minimal 2 dus (4*spin 1/2).

Misschien kunnen 4 elktronen met gelijke spin (quadrupel) een graviton voorstellen!. . . of twee elektronen een deeltje met spin 1 of spin 0 vormen.

Vanuit deze gedachte zou het graviton ook spin 4 en spin 6 kunnen hebben?

Het staat immers nog niet vast (begrijp ik er uit) dat het spin 2 moet zijn voor een graviton.  Als de met spin-getallen, in termen van de eigenschappen welke er kennelijk bij horen, doorredeneert, hebben deeltjes met spin 4 en spin 6 etc. dan vergelijkbare eigenschappen als een graviton?

Zo Ja, dan zijn er misschien verschillende soorten gravitonen waardoor er verchillende sooreten zwaartekrachten kunnen bestaan. . . .stof voor de schrijvers van sc-fi verhalen!

Wat is de huidige geadachte over de massa (of de impulse) van een graviton?

Ik heb het even opgezocht maar de het graviton kan geen spin 4 of hoger hebben omdat dergelijke deeltjes (ook als ze massaloos zijn) geen kracht op grote afstand kunnen produceren. Het staat (volgens de huidige theorieën) dus vast dat het graviton, als het bestaat, massaloos moet zijn en spin 2 heeft (ik beweer overigens niet te begrijpen waarom).

[Vortex29]

Ik heb het even opgezocht maar de het graviton kan geen spin 4 of hoger hebben omdat dergelijke deeltjes (ook als ze massaloos zijn) geen kracht op grote afstand kunnen produceren.

Helemaal geen kracht, of een heel kleine kracht? Gravitatiekracht is toch zwak in vergelijking tot andere krachten?

[Bert]

Ik heb het even opgezocht maar de het graviton kan geen spin 4 of hoger hebben omdat dergelijke deeltjes (ook als ze massaloos zijn) geen kracht op grote afstand kunnen produceren.

Helemaal geen kracht, of een heel kleine kracht? Gravitatiekracht is toch zwak in vergelijking tot andere krachten?

Maar gravitatie werkt wel op grote afstand (en is dan zelfs de enig merkbare), hij mag zwak zijn maar neemt niet snel af.

[Vortex29]

Hij mag zwak zijn maar neemt niet snel af.

Neemt hij sneller af dan bijvoorbeeld de elektromagnetische kracht?

[Elmo]

Neen: beide hebben een 1/r² afhankelijkheid. Maar EM heeft nauwelijks een lange-afstandsgedrag omdat het een kracht is die vrijwel volledig uitmiddeld (+ trekt + aan, maar stoot - af). De gravitatie heeft een zeer sterke lange-afstandskomponent. Dit omdat alle massa in het universum elkaar aantrekt.

[Leuke gast]

De gravitatie heeft een zeer sterke lange-afstandskomponent. Dit omdat alle massa in het universum elkaar aantrekt.

Ik vraag me af of dit werkelijk zo is,

namelijk als een hele kleine massa erg ver verwijderd is, zal op den duur zijn aantrekkingskracht niet meer merkbaar zijn. Gravitatie kracht heeft een minimum grootte, net als de kleinste planck lengte, en planck tijd. Ik denk dat ook de kleinste gravitatie kracht bestaat.

[Elmo]

namelijk als een hele kleine massa erg ver verwijderd is, zal op den duur zijn aantrekkingskracht niet meer merkbaar zijn. Gravitatie kracht heeft een minimum grootte, net als de kleinste planck lengte, en planck tijd. Ik denk dat ook de kleinste gravitatie kracht bestaat.

Dit is in tegenspraak met de huidige kennis van de natuurkunde zoals die op serieuze universiteiten onderwezen wordt.

Als je je eigen theorie wil beschrijven en/of ontwikkelen, dan hebben we daar het Theorie-ontwikkeling Forum voor.

[aaargh]

Ik ga even in op het antwoord hierboven. Als spin 2 goed uitkomt zodat het spin 2 kan zijn maar niet spin 1 of 1/2 dan lijkt het er op dat de spin even moet zijn. . .minimal 2 dus (4*spin 1/2).

De spin moet inderdaad zeker even zijn: een krachtdeeltje is immers een boson!

De spin moet heel zijn niet even bij een boson!

[Elmo]

Inderdaad: voor krachtdeeltjes geldt dat hun spin geheel moet zijn (0, 1, 2, 3, ....). Ik zie net dat ik het ook fout geschreven heb, maar het is inmiddels verbeterd in mijn oorspronkelijke post.