Newton törvényeitől a Higgs-bozonig

A részecskefizika jelenlegi átfogó elmélete a Standard Modell, amely megjósol egy még fel nem fedezett részecskét, a Higgs-bozont. Ennél sokkal többet egy laikus nem nagyon érthet meg a Higgs-bozonról, mert bármilyen részletesebb magyarázathoz olyan matematikai fogalmak ismerete lenne szükséges, amelyeket a részecskefizikusokon és a matematikusokon kívül nemigen ismer senki. Pedig ezek a matematikai eszközök közismert talajon, a Newton-mechanikában, vagy a Maxwell-féle elektrodinamikában is alkalmazhatók. Próbáljuk meg itt bevezetni ezeket, hogy később, a Standard Modellben már jó ismerősként üdvözölhessük őket!

Figyelem!

A blog elköltözött a http://newtonhiggs.wordpress.com címre.

Kommentezni már csak ott lehet.

Tartalomjegyzék

Hivatkozások

[1] Charles Nash, Siddantha Sen: Topology and Geometry for Physicists Academic Press, 1983

[2] Michael Spivak: A comprehensive Introduction to Differential Geometry vol 1., Publish or Perish inc., Houston, Texas, 1999 (third edition)

Friss publikációk

Hozzászólások

7. A tehetetlenség törvénye

2008.02.10. 08:19 'n Quijote

Tekintsük most a téridőnk érintőnyalábját.  Vagyis most a szokásos (E, T, Π,  X)  nyalábunk helyett most a (TE, E, Π,  V) fibrált nyalábot tekintsük. A bázisterünk most maga a téridő (E), a fibrum (V) egy 4-dimenziós vektortér, a négyes-sebességek lineáris tere. TE-t úgy kell képzelni, hogy E minden pontja "felett" van egy V vektorér: a ponton (eseményen) áthaladó E-beli görbék (világvonalak) érintőiből álló lineáris tér. Ezt az e pont feletti érintőtérnek nevezik és TeE-val jelölik. A Π projekció most TeE elemeihez az e pontot rendeli hozzá. (TE-t a fizikusok a tömegpont fázisterének nevezik, de néha nem ezt, hanem a koérintőnyalábot nevezik fázistérnek. Az ettől annyiban különbözik, hogy TeE helyett annak a duális terét veszik az e pont feletti fibrumnak.) Mivel E is és V is 4-dimenziós, TE 8-dimenziós.

Mint említettem, Newton I. törvénye szerint ezen a nyalábon adva van egy konnexió, vagyis TE tetszőleges p pontjához tartozó TpTE érintőtérnek adva van a "vízszintes irányú" érintővektorokat tartalmazó HpTE  altere.

Definíció. Legyen adva egy p pont egy fibrált nyaláb teljes terében, valamint a nyalábon legyen adva egy konnexió. Vagyis a teljes tér érintőterében legyen értelme horizontális vektorokról beszélni. A fibrált nyaláb bázisterében haladó g(t) görbének a p pontba való felemelése alatt a nyaláb teljes terében haladó olyan h(t) görbét értünk, amelyre h(0) = p és Π(h(t)) = g(t). A felemelést horizontálisnak nevezzük, ha a h(t) görbe érintője minden pontban horizontális. A horizontális felemelés egyértelmű.

Esetünkben a bázistér E, a teljes tér TE, vagyis most az E-beli görbéknek a pTE pontba való felemeléséről van szó. Ez a felemelés a definíciónk szerint horizontális, ha h'(t) ∈HpTE.

Ha tehát adva van egy g görbénk E-n, és egy v vektorunk a g(0) pont feletti fibrumban (nem feltétlenül a g görbe érintőjéről, hanem tetszőleges v ∈  Tg(0)E vektorról van szó), akkor van értelme a g görbének a v pontba való horizontális h felemeltjéről beszélni. A v vektornak a g görbe mentén a g(t) pontba való párhuzamos eltoltján a h(t) ∈  Tg(t)E vektort értjük.

 Definíció. Egy g görbét geodetikusnak nevezünk, ha tetszőleges g'(t) érintővektora azonos a g'(0) érintővektor g(t) pontba való párhuzamos eltoltjával.

 Mint látjuk, a Newton I. törvényében szereplő konnexió egyúttal a téridő geodetikusait is meghatározza. Vegyük észre, hogy itt sehol sem használtuk ki a téridő fibrált nyaláb voltát, vagyis amiről itt beszéltünk, az mind nemcsak a Newton/Galilei-féle téridőre, hanem tetszőleges differenciálható sokaságnak tekintett téridőre egyformán érvényes. Vagyis a speciális és az általános relativitáselmélet téridejére is!

A tehetetlenség törvénye ezek után így hangzik: A magára hagyott tömegpont világvonala geodetikus. A "magára hagyott" kitétel az általános relativitáselméletben úgy értendő, hogy a gravitáción kívül más külső hatás nem éri a tömegpontunkat.

3 komment

süti beállítások módosítása