News vom LHC -- Higgs-Teilchen (möglicherweise) nachgewiesen

[spidy1980]

Ein waschechter Vakuumzerfall also? Auweia. Physiker spekulieren ja schon seit Jahrzehnten, ob der Energiezustand des Universums wirklich so stabil ist wie er scheint. Dass unser "Gottesteilchen" jetzt tatsächlich auf ein "falsches" Vakuum hindeuten könnte ist schon krass.
Das würde bedeuten, dass das gesamte Universum enden könnte noch bevor unsere Sonne stirbt. Nach kosmischen Maßstäben ist das verdammt wenig Zeit, die uns da noch bliebe.
Und machen kann man dagegen auch absolut nix.

[bozano]

Ein waschechter Vakuumzerfall also? Auweia. Physiker spekulieren ja schon seit Jahrzehnten, ob der Energiezustand des Universums wirklich so stabil ist wie er scheint. Dass unser "Gottesteilchen" jetzt tatsächlich auf ein "falsches" Vakuum hindeuten könnte ist schon krass.
Das würde bedeuten, dass das gesamte Universum enden könnte noch bevor unsere Sonne stirbt. Nach kosmischen Maßstäben ist das verdammt wenig Zeit, die uns da noch bliebe.
Und machen kann man dagegen auch absolut nix.

Was meinst du mit "bevor unsere Sonne stirbt"?
Die Sonne an sich wird noch existieren, wenn es auf der Erde kein Leben mehr existiert.

Und erst kosmische Maßstäbe nennen und dann die uns verbleibende Zeit zu erwähnen passt nicht zusammen. Die Menschheit hat also noch viel mehr Zeit zur Verfügung, als wir bisher existiert haben.

[Agent Scullie]

Ach hier gibt es schon einen Thread dazu. Mist, habe diese Meldung gerade bei "News des Tages" gepostet.

Was ich nicht verstehe, wieso wird als Gesamtkonstrukt, also das ganze Universum, vom Vakuum geredet?
OK, der größte Teil ist natürlich der leere Raum, aber dennoch gibt es halt auch die Galaxien und all das was auch Materie besteht. Dann muss doch das dazu gezählt werden, oder nicht?

das hat etwas damit zu tun, dass es auf den Vakuumzustand des Higgs-Feldes, also den Zustand, den das Higgs-Feld einnimmt, wenn keine Higgs-Bosonen da sind, ankommt. In diesem Zustand hat das Higgs-Feld einen bestimmten klassischen Wert, bzw. fluktuiert aufgrund von Quantenfluktuationen geringfügig um einen bestimmten klassischen Wert herum. Dieser klassische Wert ist es, der die Massen der Elementarteilchen, die an das Higgs-Feld koppeln, bestimmt. Nun kann es aber sein, dass der Vakuumzustand, in dem das Higgs-Feld den klassischen Wert hat, den es aktuell im von uns beobachteten Universum einnimmt, nicht der einzige mögliche Vakuumzustand des Higgs-Feldes ist. Es könnte noch andere Vakuumzustände mit anderen klassischen Werten geben, und es könnte sein, dass einer davon energetisch günstiger ist als der im heutigen Universum realisierte, und das Higgs-Feld daher bestrebt ist, in diesen anderen Vakuumzustand zu wechseln.

Wenn nun ein solcher Wechsel eintritt, dann ändern sich dadurch nicht nur die Massen der Elementarteilchen aufgrund des geänderten klassischen Wertes, sondern es wird zusätzlich Energie aus dem Higgs-Feld in Form von Teilchen und Strahlung freigesetzt. Und das könnte ungemütlich werden.

- - - Aktualisiert - - -

Was meinst du mit "bevor unsere Sonne stirbt"?

ich schätze er meint damit, dass dieser Vakuumzerfall eintreten könnte, bevor die Sonne aus anderen Gründen, z.B. weil die Kernfusion in ihr erlischt, stirbt.

Die Sonne an sich wird noch existieren, wenn es auf der Erde kein Leben mehr existiert.

wenn es der Vakuumzerfall ist, der das Leben auf der Ende beendet, dann könnte er auch gleich die Sonne zerstören.

Und erst kosmische Maßstäbe nennen und dann die uns verbleibende Zeit zu erwähnen passt nicht zusammen. Die Menschheit hat also noch viel mehr Zeit zur Verfügung, als wir bisher existiert haben.

aber maximal bis zu diesem Vakuumzerfall, falls er eintritt. Vor allem würde es vor diesem kein Entkommen geben. Wenn die Sonne aufgrund der Erlöschens der Wasserstoff-Fusion erst zum Roten Riesen und dann zum Weißen Zwerg wird, könnte man, um ein Aussterben der Menschheit zu verhindern, noch immer in andere Sonnensysteme flüchten. Aber vor einen Vakuumzerfall kann man nicht fliehen.

[Halman]

Lässt sich schon etwas darüber aussagen, wie wahrscheinlich der Vakuumzerfall ist?

[spidy1980]

Abgesehen davon, das er nun wohl wahrscheinlicher ist als bisher angenommen, nein.

Bisher hatte man keine wirklichen Anhaltspunkte um eine konkretere Aussage dazu zu treffen.

Eigentlich geht es dabei aber garnicht um Wahrscheinlichkeiten. Alles hängt von der exakten Masse des Higgs-Boson ab. Hat sie einen bestimmten Wert, sind wir sicher. Liegt sie ein paar Zehntel drunter haben wir ein Problem.
Diese Grafik zeigt das ganz gut:

http://vixra.files.wordpress.com/2011/12/unstablevacuum.png?w=450&h=308

Gelb ist dort stabil. Und stabil wirds ab 126 GeV. Der momentan gemessene Wert liegt bei 125,8 bei einem Fehler von plus minus 0,6 GeV.
D.h. es muss ein genaueres Messergebnis her.

Was meinst du mit "bevor unsere Sonne stirbt"?
Die Sonne an sich wird noch existieren, wenn es auf der Erde kein Leben mehr existiert.

Unsere Sonne hat noch ca. 5 Millarden Jahre. Das ist sicher. Aber wie Agent Scullie schon sagte, könnte die Menscheit das überstehen indem sie auf andere Planeten umsiedelt.
Der Vakuumzerfall, könnte laut CERN aber noch vor dem Tod der Sonne eintreten. Und gegen den gibts keine Hilfe. Das gesamte Universum wird ausgelöscht und, sozusagen, "neu gestartet".

Und erst kosmische Maßstäbe nennen und dann die uns verbleibende Zeit zu erwähnen passt nicht zusammen. Die Menschheit hat also noch viel mehr Zeit zur Verfügung, als wir bisher existiert haben.

Nichtsdestotrotz sind ein paar Millarden Jahre nach kosmischen Maßstäben eine eher kurze Zeitspanne.
Zum Vergleich: Der Hitzetod des Universums würde erst in 10^100 Jahren eintreten, nicht in x*10^9.

[Agent Scullie]

Eigentlich geht es dabei aber garnicht um Wahrscheinlichkeiten. Alles hängt von der exakten Masse des Higgs-Boson ab. Hat sie einen bestimmten Wert, sind wir sicher. Liegt sie ein paar Zehntel drunter haben wir ein Problem.
Diese Grafik zeigt das ganz gut:

http://vixra.files.wordpress.com/2011/12/unstablevacuum.png?w=450&h=308

Gelb ist dort stabil.

was ist denn eigentlich dieses Lambda, dessen Logarithmus auf der horizontalen Achse eingetragen ist? Die kosmologische Konstante?

Zum Vergleich: Der Hitzetod des Universums würde erst in 10^100 Jahren eintreten, nicht in x*10^9.

10^100 Jahre alt wird das Universum allerdings nur, wenn es ewig weiterexpandiert. Dabei wird es aber extrem abkühlen, so dass "Hitzetod" kaum eine passende Bezeichnung ist. Wenn schon dann Kältetod wegen der Abkühlung oder Wärmetod wegen der maximal werdenden Entropie.

[spidy1980]

was ist denn eigentlich dieses Lambda, dessen Logarithmus auf der horizontalen Achse eingetragen ist? Die kosmologische Konstante?

The horizontal axis tells us the energy at which the coupling constant goes negative.

Aus dem dazugehörigen Blogeintrag
What would a Higgs at 125 GeV tell us? | viXra log

[Agent Scullie]

Aus dem dazugehörigen Blogeintrag
What would a Higgs at 125 GeV tell us? | viXra log

laut dem darin verlinkten Artikel

http://arxiv.org/pdf/0906.0954v2.pdf

ist dieses Lambda die Energieskala, bis zu der das Standardmodell als gültig angenommen wird. Wenn also das Standardmodell bis zu einer Energieskala von z.B. 10^10 GeV gelten soll, und bei höheren Energien eine neue Physik bedeutsam wird, dann reicht eine Higgs-Masse von 120 GeV, um in den Bereich der Stabilität (gelbgrüner Bereich) zu kommen. Soll hingegen das Standardmodell bis zur Planck-Energie von 10^18 GeV gelten, dann müssen es schon 126 GeV sein. Soll das Standardmodell bis zur Planck-Skala Gültigkeit behalten, und die Higgs-Masse beträgt nur 125 GeV, dann ist man im blauen Bereich, wo der aktuelle Vakuumzustand nur noch metastabil ist.

Wenn also die Higgs-Masse nur 125 GeV beträgt, so kann dann, wenn das Standardmodell nur bis zu einer Energieskala von etwa 10^13 GeV gültig ist, der heutige Vakuumzustand immer noch stabil sein.

Lambda ist also nicht einfach die Energie, oberhalb derer die Selbstkopplung des Higgs-Feldes negativ wird. Vielmehr ist es so, dass unterhalb des gelbgrünen Stabilitätsbereichs die Selbstkopplung negativ wird und somit der heutige Vakuumzustand instabil/metastabil wird, vorausegesetzt, das Standardmodell behält bis zur jeweiligen Energieskala seine Gültigkeit.

In dem arxiv.org-Artikel ist außerdem angegeben, dass die bisherigen Beobachtungen zur Neutrino-Masse nahelegen, dass das Standardmodell nur bis 10^10 GeV gültig ist. Die Voraussetzung, dass das Standardmodell nur bis 10^13 GeV gelten darf, wenn das heutige Vakuum bei einer Higgs-Masse von 125 GeV stabil sein soll, wäre somit erfüllt.

[Hades]

Ich hätte dann mal noch eine Frage zu dem Thema Vakuumzerfall.

Wie würde das aussehen, kann man dazu irgendwas sagen?

Also das Feld verleiht Partikeln Masse und damit ist ja letztendlich auch die Bindung in Atomen und Molekülen. Wenn es nun schwankt und sich da was ändert, was würde passieren? Bleiben zumindest die Elementarteilen so erhalten und es gibt ein "Meer" aus losen Protonen, Neutronen, Neutrinos usw., oder würde sämtliche Materie in Photonen zerfallen?

[Agent Scullie]

Ich hätte dann mal noch eine Frage zu dem Thema Vakuumzerfall.

Wie würde das aussehen, kann man dazu irgendwas sagen?

Also das Feld verleiht Partikeln Masse und damit ist ja letztendlich auch die Bindung in Atomen und Molekülen. Wenn es nun schwankt und sich da was ändert, was würde passieren? Bleiben zumindest die Elementarteilen so erhalten und es gibt ein "Meer" aus losen Protonen, Neutronen, Neutrinos usw., oder würde sämtliche Materie in Photonen zerfallen?

wenn sich die Masse des Elektrons ändert, ändern sich damit die Radien der Atome, da die maßgeblich von der Elektronenmasse bestimmt werden. Wird die Elektronenmasse größer, werden die Atome kleiner, wird sie kleiner, werden die Atome größer. Welche Auswirkungen es hat, wenn sich die Massen der Quarks ändern, ist schwieriger vorherzusagen. Die Radien der Protonen und Neutronen dürften dabei unverändert bleiben, allerdings könnten sich ihre Massen ändern. Die Radien der Atomkerne dürften ebenfalls unverändert bleiben, allerdings könnten sich die Stabilitätsverhältnisse ändern, eventuell ist dann Eisen-56 nicht mehr das stabilste Isotop. Die Energieausbeute von Kernfusions- und Kernspaltungsprozessen könnte sich ändern.

[McWire]

Abgesehen davon, das er nun wohl wahrscheinlicher ist als bisher angenommen, nein.

Vor allem kennen wir ja nun nicht das gesamte Repertoire des Universums an Naturgesetzen und Konstanten. Vielleicht gibt es noch verborgene Kräfte, die diesen angenommenen metastabilen Zustand zu einem echten stabilen Zustand überführen.

Immerhin gibt es das Universum seit ca. 14,5 Milliarden Jahren und bisher ist noch nix passiert.

Die Frage die sich mir stellt: Würde dieser Prozess das gesamte Universum mit einmal betreffen oder könnte er chaotisch in Sprüngen ablaufen? Also könnte es zeitweise Inseln der Stabilität geben?

[Agent Scullie]

Die Frage die sich mir stellt: Würde dieser Prozess das gesamte Universum mit einmal betreffen oder könnte er chaotisch in Sprüngen ablaufen? Also könnte es zeitweise Inseln der Stabilität geben?

es würde sich zunächst kleine Blasen mit dem neuen Vakuumzustand bilden, die sich dann mit annähernd Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, ähnlich wie Dampfblasen in kochendem Wasser, und sich schließlich vereinigen. So ähnlich sollte ja auch der Phasenübergang in Guth's alten inflationärem Szenario von 1981 ablaufen.

[Dannyboy]

Dampfblasen in kochendem Wasser breiten sich nicht mit annähernd Lichtgeschwindigkeit aus.

[Thomas W. Riker]

Vor allem kennen wir ja nun nicht das gesamte Repertoire des Universums an Naturgesetzen und Konstanten. Vielleicht gibt es noch verborgene Kräfte, die diesen angenommenen metastabilen Zustand zu einem echten stabilen Zustand überführen.

Immerhin gibt es das Universum seit ca. 14,5 Milliarden Jahren und bisher ist noch nix passiert.

Die Frage die sich mir stellt: Würde dieser Prozess das gesamte Universum mit einmal betreffen oder könnte er chaotisch in Sprüngen ablaufen? Also könnte es zeitweise Inseln der Stabilität geben?

Es ist zwar in dem Thema nicht wesentlich, aber waren es nicht 13,75 Milliarden Jahre, oder hat sich in der Einschätzung in letzter Zeit etwas geändert?

[bozano]

Auch so eine Sache, die ich nicht verstanden habe. Wenn Zeit relativ ist, ist das Universum dann an einigen Orten im Universum älter als an anderen? Also an einer Stelle 13,75 Mrd. Jahre und wo anders 14,5 Mrd. Jahre?