LHC, Large Hadron Collider eli Suuri Hadronitörmäytin

[jussi_k_kojootti]

Ok, luulen ymmärtäväni.  Siis voiko ajatella niin että jos Higgsiä ei olisi, niin hidastakaan massaa ei olisi ja silloin esim autojen moottoritehoksi riittäisi muutama hevosvoima, koska kiihdyttämisen voima olisi nolla ja ilmanvastuksen voima olisi kanssa nolla. Hevosvoimia tarvittaisiin vain painavan massan liikuttamiseen eli ylämäkeen.

Jos higgsiä (sitä, mitä higgsillä "haetaan" / tarkoitetaan) ei olisi, niin ei hidasta massaa, eikä niinkään mitään massaa olisi. Massa olisi tuntematon käsite.
Niin kuin olisi esim valokin, jollei fotoneja olisi.

Näin ei voi ajatella, koska selvästi auton moottoritehoksi ei riitä muutama hevosvoima.  Jos Higgsiä ei olisikaan, niin painopiste massan selityksen etsimisessä siirtyy kilpaileviin tai vielä keksimättömiin malleihin.  Eli: massa on todellista, mutta sille haetaan nykyistä parempaa selitystä.

Muistaakseni joissakin fysiikan tulkinnoissa myös fotonilla on liikemassa. Sillä ei tosin ole lepomassaa, joten se kiihtyisi valonnopeuteen varsin hätäisesti (suhteellisuusteorian häiritsemättä). Ja heti kun fotoni-höttiäinen on päässyt liikkeelle, sen nopeus on c ja massa "jotain" aallonpituudesta (energiasta) riippuvaa.

Kö?

Juuri näin.  Termistö on hieman muuttunut/muuttumassa, 'liikemassan' sijaan ehdotetaan käytettäväksi 'relativistista massaa'.

Joidenkin tutkijoiden (lähinnä amerikkalaisten), mielestä Higgsin hiukkasen löytäminen ei sittenkään anna lopullista vastausta massan olemukselle ja synnylle.

Tuskin pelkkä löytyminen, mutta Higgsin teorian varmistumisesta seuraa paitsi nippu valmiita vastauksia (ts. viimeisen ~30v aikana "jos on higgs"-mentaliteetilla ennustettuja tuloksia), myös nippu uusia kysymyksiä ja ongelmia, joiden kautta päästään lähemmäksi tarkoittamaasi "vastausta".  Joka ei tietenkään ole lopullinen.  Tieteessä ei ole lopullisia vastauksia, vaan alati karttuvaa (ja toisinaan muuttuvaa) tietoa ja selityksiä todellisuudesta.

[mistral]

Näin ei voi ajatella, koska selvästi auton moottoritehoksi ei riitä muutama hevosvoima.

Tarkoitukseni oli havainnollistus. Eli jos Higgs löydetään ja se todella tekee hiukkasille massan, niin jos se voitaisiin "jollakin ihmeen tavalla" poistaa, seurauksena olisi hitaan massan poistuminen? Vai poistuisiko painavakin massa? Erottelen hitaan ja painavan massan vaan sen perusteella että jos fotoni massattomana hiukkasena kaartaa auringon ohittaessaan, kertoo se sen että energia käyttäytyy samoin kuin painava massa. Eli jos fotoni (energia) ei tarvitse Higgsiä kaartamiseen, ei elektroni massallisena hiukkasenakaan tarvitse sitä kaartamiseen gravitaatiokentässä.

[jussi_k_kojootti]

Tarkoitukseni oli havainnollistus.

Heh, enpä osannut tuota oikein tulkita  

Eli jos Higgs löydetään ja se todella tekee hiukkasille massan, niin jos se voitaisiin "jollakin ihmeen tavalla" poistaa, seurauksena olisi hitaan massan poistuminen?

Näin voidaan toki spekuloida.  Tai siis kyllä, jos todellisuus (todelliset fysiikan lait) sallii "jonkin ihmeen tavan" kumota Higgsin vaikutuksen niin sitten voidaan huispata valonnopeudella.  Tässä ei sinällään ole mitään uutta: massattomien kappaleiden nopeus tyhiössä on c.  "Jokin ihmeen tapa" kumota massa toimisi tässä tarkoituksessa myös siinä tapauksessa että massan selitys on jokin muu kuin Higgsin malli.

Vai poistuisiko painavakin massa?

Painava massa poistui 1916, kun yleinen suhteellisuusteoria osoitti että se mitä oli pidetty painovoimana onkin (aika-)avaruuden kaarevuutta.

... jos fotoni massattomana hiukkasena kaartaa auringon ohittaessaan ...
Eli jos fotoni (energia) ei tarvitse Higgsiä kaartamiseen, ei elektroni massallisena hiukkasenakaan tarvitse sitä kaartamiseen gravitaatiokentässä.

Mikään ei kuvailemassasi tilanteessa (tai muissakaan gravitaatioilmiöissä) "tarvitse Higgsiä kaartamiseen", vaan radan taipuminen on seurausta (aika-)avaruuden kaarevuudesta.

[mistral]

Painava massa poistui 1916, kun yleinen suhteellisuusteoria osoitti että se mitä oli pidetty painovoimana onkin (aika-)avaruuden kaarevuutta.

Mikään ei kuvailemassasi tilanteessa (tai muissakaan gravitaatioilmiöissä) "tarvitse Higgsiä kaartamiseen", vaan radan taipuminen on seurausta (aika-)avaruuden kaarevuudesta.

Olisinko oikeilla jäljillä, jos otan taas esimerkin, tällä kertaa helikopterin.
Jos oletetaan että kopterissa on vaikka 5-pykäläinen tehonsäätö ja 2-teholla se pysyy ilmassa paikallaan. Tällöin se poikkeuttaa helikopteria geodeesilta eli vapaasta pudotuksesta. Tässä tilanteessa vain tämä ns. "painava massa" vaikuttaa, varmaan väärä käsite mutta en tiedä parempaakaan. Jos sitten laitetaan 3-teho, alkaa kiihtyvä nousu ja tässä vaikuttaa hidas massa.
Olisiko niin että 2-teholla Higgsin mekanismi ei vaikuta mutta 3-teholla vaikuttaa?

[jussi_k_kojootti]

Tässä tilanteessa vain tämä ns. "painava massa" vaikuttaa, varmaan väärä käsite mutta en tiedä parempaakaan. Jos sitten laitetaan 3-teho, alkaa kiihtyvä nousu ja tässä vaikuttaa hidas massa.

Jos asioita tarkastellaan suhteellisuusteorian puitteissa, on vain massaa (jos on pakko verrata tai sekoittaa teorioita -- joskus on -- niin kyse on hitaasta l. inertiaalisesta massasta).

Olisiko niin että 2-teholla Higgsin mekanismi ei vaikuta mutta 3-teholla vaikuttaa?

Jos 2-teholla Higgsin mekanismi ei vaikuttaisi <=> helikopteri olisi massaton <=> eikö moottorin voisi sammuttaa?

Eli kyllä helikopteri on massiivinen ainakin siihen asti että keksitään "jokin ihmeen keino" kumota sen massa

[mistral]

Jos asioita tarkastellaan suhteellisuusteorian puitteissa, on vain massaa (jos on pakko verrata tai sekoittaa teorioita -- joskus on -- niin kyse on hitaasta l. inertiaalisesta massasta).

Jos 2-teholla Higgsin mekanismi ei vaikuttaisi <=> helikopteri olisi massaton <=> eikö moottorin voisi sammuttaa?

Eli kyllä helikopteri on massiivinen ainakin siihen asti että keksitään "jokin ihmeen keino" kumota sen massa

Tämä painavan massan tuominen tähän johtuu pitkälti Wikipedian tiedoista - no, ehkä tästä harha-askeleesta oli se hyöty että oppi ymmärtämään, kuinka "painava massa" onkin hidasta massaa. Intuitiivisesti vaan on niin vaikeaa ymmärtää, kuinka vaaka koko ajan kiihdyttää päällänsä olevaa kappaletta. :)

[Kaizu]

Maan gravitaatiokenttä on niin hentoinen että atomien elektronikehien sähkömagneettinen vuorovaikutus jaksaa helposti sitä vastustaa. Ihan pikkuisen joutuvat elektroninit nöyrtymään, muistelen että rauta olisi maapallon ytimessä pikkuisen tiheämpää kuin maan pinnalla (7.9 kg/dm3 <=> 9 kg/dm3).

カイズ

[Timo Kantola]

BBC:
2012 LHC:tä ajetaan 8Tev. tehoilla - sitten marraskuusta 2012 alkaa 20 kuukauden paussi ja valmistautuminen 14Tev käyttöön 2014...
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-17025708

[mistral]

Timon yllä olevasta linkistä löytyi havainnollistus kiihdytetyn protonin energiasta: 

The LHC can reach beam energies a million times higher: up to several teraelectronvolts (TeV)
This is still only the energy in the motion of a flying mosquito
But LHC beams include trillions of these particles, each travelling at more than 99.999999% of the speed of light

Eli suomeksi, protonin liike-energia vastaa lentävän hyttysen energiaa. Voi kuulostaa vähäiseltä, mutta suhteutettuna painoon se on valtava.

[Timo Kantola]

BBC:n LHC dokkari 58min (tehty ennen LHC:n käynnistystä): The Big Bang Experiment
http://www.youtube.com/watch?v=TgWd_O8juoU

[mistral]

Mielenkiintoinen BBC juttu. Siinä näytettiin, kuinka kaksi protonia törmäsi toisiinsa ja molemmilla oli lähes valonnopeus. Arkijärjellä ajatellen niiden nopeus olisi vajaat 2xC toisiinsa nähden. Tekeekö pituuskontraktio sitten sen että oikeasti niiden nopeus toisiinsa nähden on alle C?

[Lauri Kangas]

Mielenkiintoinen BBC juttu. Siinä näytettiin, kuinka kaksi protonia törmäsi toisiinsa ja molemmilla oli lähes valonnopeus. Arkijärjellä ajatellen niiden nopeus olisi vajaat 2xC toisiinsa nähden. Tekeekö pituuskontraktio sitten sen että oikeasti niiden nopeus toisiinsa nähden on alle C?

Lorentzin kontraktio ei periaatteessa liity tähän, vaikkakin sillä voi ehkä hahmottaa tilannetta paremmin kun ajattelee kappaleita kohti syöksyvän avaruuden litystyvän. Hiukkasten nopeus toisiinsa nähden lasketaan näin:

Tuosta näkee että kun v1 ja v2 ovat paljon pienempiä kuin c, alakerta on käytännössä = 1 ja nopeus on perinteiseen tyyliin nopeuksien summa. Suuremmilla nopeuksilla alakerta lähestyy sitten kakkosta, joka estää sen että lausekkeen tulos olisi isompi kuin c.

Lisäksi jos v1 = v2 = c (jos molemmat kappaleet olivat esim. fotoneja), tuosta saadaan tulokseksi (c+c)/2 = c. Eli fotonistakin suoraan päin tulevan fotonin nopeus näyttää olevan c.

[mistral]

Juu, kaavasta näkee ettei päästä yli valonnopeuden.
BBC- linkissä oli vaan näytetty protonien litteys, kuin kaksi keksiä olisi lämähtänyt yhteen. Mietin tuota pituuskontraktiota, ja tulin siihen tulokseen että protonin "näkökulmasta" CERN'in 27 kilometrin kehä muuttuu hyvinkin pieneksi, jos joku osaisi laskea, ehkä alle 10 metriseksi, siinä on kova keskipakovoima, magneetit kovilla 

[jussi_k_kojootti]

Protonien nopeuden ollessa 0.999999991c lorentzin tekijäksi tulee n. 7500, jolloin kehän pituus protonien koordinaatistossa on 27000/7500 ~ 3.6m.  Magneetit on yhtä kovilla aina päällä ollessaan.

[mistral]

Protonien nopeuden ollessa 0.999999991c lorentzin tekijäksi tulee n. 7500, jolloin kehän pituus protonien koordinaatistossa on 27000/7500 ~ 3.6m.  Magneetit on yhtä kovilla aina päällä ollessaan.

Kiitti vastauksesta. Jos kehän pituus on 3,6 metriä, on säde vajaat 60 senttiä. Eikö tuossa aleta olla sähkömagneettisen voiman äärirajoilla?