Vacuüm energie dichtheid, enige overwegingen

[Boormeester]

Als het heelal al 13,7 miljard jaar oud is dan zijn er echt wel rechtsdraaiende neutrino's ontstaan als ze niet met de lichtsnelheid bewegen. Er zijn inmiddels ontelbare neutrino's en statistisch moeten uit elke richting dan ook inmiddels rechtsdraaiende neutrino's te detecteren zijn (als ze niet met de lichtsnelheid bewegen). Niemand heeft tot nu toe een rechtsdraaiend neutrino gemeten.

Als ik me goed herinner, begon de hele discussie om het neutronen tekort dat vanuit de zon werd ontvangen te verklaren. Eerst nam iedereen aan dat neutrino's inderdaad met de lichtsnelheid reisden. Maar omdat er theoretisch meer neutrino's geproduceerd werden dan er werd waargenomen, kwam men in een keer met de gedachte dat neutrino smaken in elkaar over konden gaan. Daarvoor moesten ze dan rustmassa hebben.

Een veel eenvoudiger verklaring is dat neutrino's onderweg van de zon naar de aarde gewoon met hun "soortgenoten" (ongeladen materie deeltjes, donkere materie) reageren en dat men daarom minder neutrino's waarneemt.

[descheleschilder]

En hoe reageren neutrino's dan met de donkere materie die alleen via de gravitatie met normale materie reageert? Daarvoor zou donkere materie een zwakke wisselwerking moeten kunnen vertonen met neutrino's. O.K. neutrino's reageren constant met de donkere materie via gravitatie, maar gravitatie kan van een linkshandig neutrino geen rechtshandig neutrino maken. De enige manier waarop een linkshandig neutrino rechtshandig zou kunnen worden is indien het een elektrische lading zou hebben (of een sterke kleurlading). Het is door hun minieme wisselwerking met normale (niet donkere) materie dat neutrino's sinds hun ontstaan linkshandig zijn. Er is een heel, heel kleine kans dat een linkshandig neutrino zodanig met normale materie gereageerd heeft dat het een rechtshandige component zou (met de nadruk op zou) ontwikkelen. Het neutrino bestaat dan uit een superpositie van een links- en rechtshandige komponent en het zou dat dan bij een meting van zijn spin (een heel moeilijk opgave in de praktijk, dus waarom daaraan belasting voor betalen; om te kijken wie er gelijk heeft? Ik denk dat weinig belastingbetalers dat als een nuttige spendering van hun geld zien) kunnen blijken dat het rechtshandig is.

[Boormeester]

Tja, wie zegt dat neutrino's alleen met normale materie reageert?? Donkere materie kan heel goed uit verschillende soorten ongeladen deeltjes bestaan. Ze zijn allemaal uit de oerknal ontstaan, ook donkere materie, vanuit het vacuüm. Donkere materie kan dus reageren met het vacuüm. Wij hebben alleen geen instrumenten om donkere materie waar te nemen, behalve dan via de gravitatie. Maar uit welke deeltjes donkere materie bestaat weten we niet en ook niet hoe ze onderling met elkaar reageren.

Je hoeft helemaal geen belastinggeld te spenderen. Dat doen we helaas wel want men denkt dus dat neutrino's een rustmassa hebben terwijl er genoeg bewijs is dat dat niet zo is. De mensen die jouw opvatting aanhangen zijn degenen die belastinggeld spenderen!!

[JorisL]

Waarin je geinteresseerd ben is CP-breking.

Hierbij slaat CP op het uitvoeren van een Pariteits-transformatie gevolgd door een tekenverandering van de lading.

Men dacht lang dat fysische processen (op deeltjes vlak) invariant zijn onder pariteitstransformaties P.

Na een bepaald experiment ( bijvoorbeeld een Cobalt-60 atoom dat vervalt) bleek dit niet te kloppen. Ook neutrino's waarin hierin een vreemde vogel.

Geen probleem, er werd dan gekeken naar de combinatie CP. Niet zo heel lang erna bleek deze ook gebroken te worden voor processen ten gevolge van de zwakke wisselwerking. Hierover is erg veel informatie te vinden, ook over de huidige discussie hier.

Om het simpel te stellen als een neutrino eenmaal linkshandig is, is het onmogelijk om als waarnemer een inertiaalstelsel 'op te zetten' waarin het neutrino rechtshandig is, in tegenstelling tot zwaardere deeltjes.

Verder is een probleem dat nog steeds niet opgelost is (voor zover ik weet) het feit dat neutrino's linkshandig en antineutrino's rechtshandig zijn. Voorlopig wordt het min of meer als een startpunt gebruikt totdat er iemand een theorie/observatie kan opstellen/maken waardoor we een stap dichter bij het volledige plaatje komen.

Voor meer informatie over CP-breking is de beste, enigszins eenvoudige referentie die ik heb het boek "Introductory to Elementary Particle Physics" door Griffiths (ik dacht Hoofdstuk 6).

[descheleschilder]

Ik wou mij graag aansluiten bij de mening van JorisL wat betreft het door hem genoemde boek van David Griffiths. De overwegingen aangaande de C- en P-symmetrieën staan overigens in hoofdtsuk 4 maar dit terzijde. Het is een goed leesbaar boek, met tussen de wiskundige formules door veel uitleggende tekst, voorzien van veel voetnoten. Veel voorbeelden van wiskundige uitwerkingen passeren de revue en een boekje met de uitwerkingen van de opgaven is via internet down te loaden. Het boek is goed opgebouwd en begint met een kleine historische introductie van de acteurs in het spel, de deeltjes. De speciale relativiteitstheorie wordt klip en klaar uitgelegd, waarna via een "toy theory" (in het Nederlands klink het zo vreemd) een aanloop wordt genomen tot de echte kwantumelektrodynamica met de aantekening dat de Feynmann regels niet rigoreus worden afgeleid maar uit het niets tevoorschijn worden getoverd. Er is aandacht voor Lagrangeanen en hoe je daaruit de bewegingsvergelijkingen worden afgeleid (Klein-Gordon vergelijking, Dirac vergelijking Proca vergelijking, met in de limiet dat de massa nul wordt de Maxwell vergelijkingen). Dit gebeurt in het laatste hoofdstuk waarin mede het Higgs mechanisme wordt behandeld. Tevens komen de zwakke en sterke wisselwerking aan bod. Een echt aanrader voor beginners, hoewel de formules voor botsings- en verval-processen soms heel ingewikkeld aankomen maar dat in feite niet zijn. Nadeel is, maar daarvoor is het ook een introductie dat veel wiskundige formules voor Natuurkundige processen neergezet wordt zonder afleiding. Na het goed lezen (of het bij de hand houden) van dit boek ben je echter wel in staat om bijvoorbeeld botsingsprocessen tot in elke orde te berekenen. Halen (of nemen) dat boek!

[Boormeester]

Fijn, ik zal kijken of ik het te pakken kan krijgen. Heb zelf even mijn boek uit mijn studie periode (Alonso en Finn, fundamentele natuurkunde, kernfysica) erop na geslagen mbt neutrino's en lees daarin dat in die tijd (1970) de waargenomen energie verdelingen klopten met de experimentele waarnemingen, ervan uitgaande dat het neutrino geen rustmassa zou hebben. Er wordt zelfs expliciet bij geschreven dat indien het neutrino een rustmassa zou hebben de energie verdeling anders zou zijn.

Dat volgt natuurlijk ook al uit het feit dat als het neutrino een rustmassa zou hebben, de massa zou toenemen tot zeer hoge waarden (oneindig in de limiet van v neutrino is de lichtsnelheid) indien de snelheid bijna de lichtsnelheid zou zijn!

[Boormeester]

Leuke theorie, maar aan de speciale relativiteits theorie hoef je niet te twijfelen. Als een neutrino inderdaad met bijna "letterlijk" de lichtsnelheid beweegt en een rustmassa zou hebben, dan zou de massa min of meer oneindig zijn. Dat wordt duidelijk niet waargenomen!

[descheleschilder]

De neutrino's, d.w.z. de deeltjes waaruit ze volgens die theorie van meneer Harari zijn opgebouwd, bewegen met exact de lichtsnelheid. Ze vormen een drie-eenheid en kunnen net als fotonen een energie hebben die equivalent is aan een massa. Als deze drie-eenheid na heel weinig reageren sinds de big bang ietsie ietsie ietsie pietsie minder de lichtsnelheid beweegt, dan hebben we toch een massief deeltje (alles wat onder de lichtsnelheid is volgens Einstein massief), wat de reden was dat het Higgs-mechanisme overbodig is, maar de deeltjes waaruit de neutrino's bestaan blijven nog steeds met de lichtsnelheid bewegen.

[Boormeester]

Ik ben blij dat te horen. Dat is precies wat ik probeer te duiden: dat neutrino's met de lichtsnelheid bewegen.

[mathfreak]

Ik ben blij dat te horen. Dat is precies wat ik probeer te duiden: dat neutrino's met de lichtsnelheid bewegen.

Nee, dat doen ze niet omdat hun massa niet 0 is. Alleen een niet-materieel deeltje zoals een foton of een graviton kan met de lichtsnelheid bewegen.

[Boormeester]

Dan ben ik benieuwd waarom hun massa dan niet heel erg zwaar is, daar ze dan zogenaamd bijna met de lichtsnelheid bewegen (dat wordt gemeten) en die zeer zware massa wordt niet gemeten.

De speciale relativiteits theorie zou dan hun massa doen toenemen tot theoretisch het oneindige!

Als ze met de lichtsnelheid bewegen dan is hun energie gewoon gelijk aan h.f

Een neutrino is dan gewoon het equivalent van het foton (elektro magnetisch), en graviton (zwaartekracht).

Het neutrino is dan het massaloze deeltje van de ongeladen materie (donkere materie).

Er zijn aanwijzingen dat ook het foton kan reageren met ongeladen materie net zoals het neutrino dat kan met geladen materie.

[JorisL]

In experimenten meten ze volgens mij de energie van het deeltje.

Ze kunnen ook meten dat ze erg snel zijn (0.9xxxc) zoals bijvoorbeeld in het experiment dat schijnbaar snelheden > c opleverde(fout in de GPS om exacte metingen te verkrijgen).

Hieruit kunnen ze de rustmassa bepalen. Deze blijkt erg laag te zijn, zo laag dat de benadering dat m=0 een erg goede benadering is.

In vergelijking, een elektron heeft een massa van 0.5 MeV, voor een neutrino kijkt men naar massa's in de orde van enkele eV hoewel deze nog niet exact bepaald is geweest.

[Boormeester]

Precies. Ze zoeken naar een rustmassa die eigenlijk de meetnauwkerigheid te boven gaat. Eerst werd algemeen aangenomen dat neutrino's met de lichtsnelheid reisden, vanwege de 3 al eerder genoemde redenen door mij (een energie verdeling die past bij een deeltje zonder rustmassa, alleen linksdraaiende neutrino's waargenomen en een snelheid die praktisch gelijk is aan de lichtsnelheid, wat een massa impliceert die volgens de SR theorie naar oneindig gaat).

Om vooral dat laatste bezwaar te omzeilen probeert men dan maar een rustmassa te kiezen die dan de snelheids term in de SR vergelijking voor de massa, neutraliseert.

Men veranderde van mening vanwege het neutrino tekort dat werd waargenomen vanuit de zon. Toen is men met allerlei variaties gekomen om vooral dat tekort te kunnen verklaren. Maar de experimenten zijn niet toereikend omdat de meetnauwkeurigheid niet die precisie levert die vereist zou zijn om het neutrino tekort te verklaren.

Het is veel eenvoudiger om het neutrino tekort te verklaren aan de hand van reacties van neutrino's met donkere materie deeltjes. Dan hoeft men niet meer van die kunstmatige trucjes toe te passen om maar het neutrino te verklaren.

Sorry: om maar het neutrino tekort te verklaren.

[JorisL]

Hoezo is het eenvoudiger om er een (nota bene totaal onbekende) vorm van materie bij te betrekken?

Die voor zover we weten enkel gravitationeel interageert.

De rustmassa is weldegelijk goed gedefinieerd en geen 'gefoefel'. Het is een natuurlijke grootheid die als vanzelf uit ons huidige begrip van de (hoog-energetische) wereld rolt.

[Boormeester]

Het vereist wat flexibeler denken. Wij bestaan uit "geladen deeltjes". Na de ontdekking van het neutrino (ongeladen deeltje) is het niet onlogisch te denken aan deeltjes die bestaan uit "ongeladen" deeltjes.

Vooral ook omdat inmiddels vast is komen te staan dat er donkere materie bestaat. Vooral vanwege dat laatste moet je zoeken naar de mogelijkheid of die 2 soorten met elkaar kunnen wisselwerken. Tot nu toe is enkel een ongeladen deeltje bekend en dat is het neutrino dat zeer "moeilijk" wisselwerkt met geladen materie.

Omgekeerd kun je dan zoeken of de tegenhanger van het neutrino, het foton, kan wisselwerken met ongeladen materie (zijnde: donkere materie).