Información completa sobre el mecanismo de Higgs

En el Modelo Estándar, el mecanismo de Higgs (inglés: Higgs mecanismo ***) es un mecanismo generador de masa que permite que las partículas elementales ganen masa. ¿Por qué los fermiones, los bosones W y los bosones Z tienen masa, mientras que los fotones y gluones tienen masa cero? El mecanismo de Higgs puede explicar este problema. El mecanismo de Higgs utiliza la ruptura espontánea de la simetría para dar masa a los bosones de calibre. De todos los mecanismos posibles que pueden dar masa a los bosones de calibre sin dejar de obedecer a la teoría de calibre, este es el más simple. Según el mecanismo de Higgs, el campo de Higgs está presente en todo el universo y algunas partículas elementales ganan masa debido a su interacción con el campo de Higgs. Introducción básica Nombre chino: Mecanismo de Higgs Nombre extranjero: Higgs Mechani *** Campo: Introducción a la mecánica cuántica, historia, U(1) Mecanismo de Higgs, descripción general, ruptura espontánea de simetría, SU(2)×U(1) ) Mecanismo de Higgs, Modelo estándar, ver Introducción En el modelo estándar, el mecanismo de Higgs (inglés: mecanismo de Higgs ***) es un mecanismo generador de masa que permite que las partículas elementales ganen masa. ¿Por qué los fermiones, los bosones W y los bosones Z tienen masa, mientras que los fotones y gluones tienen masa cero? El mecanismo de Higgs puede explicar este problema. El mecanismo de Higgs utiliza la ruptura espontánea de la simetría para dar masa a los bosones de calibre. De todos los mecanismos posibles que pueden dar masa a los bosones de calibre sin dejar de obedecer a la teoría de calibre, este es el más simple. Según el mecanismo de Higgs, el campo de Higgs está presente en todo el universo y algunas partículas elementales ganan masa debido a su interacción con el campo de Higgs. Para explicarlo con más detalle, en la teoría de campos de calibre, para satisfacer la invariancia de calibre local, la masa del bosón de calibre debe establecerse en cero. Dado que el valor esperado de vacío del campo de Higgs no es igual a cero, la simetría espontánea se rompe, por lo que el bosón de calibre ganará masa y se generará un bosón de masa cero, llamado bosón de Goldstone, y el bosón de Higgs es el de Sri Lanka. una partícula acompañada por el campo de Higgs y es la vibración del campo de Higgs. Al elegir los calibres apropiados, los bosones de Goldstone se cancelan, dejando sólo el enorme bosón de Higgs y el enorme campo vectorial de calibre. Los fermiones también ganan masa debido a su interacción con el campo de Higgs, pero la forma en que ganan masa es diferente a la de los bosones W y Z. En la teoría de campos de calibre, para satisfacer la invariancia de calibre local, la masa de los fermiones debe establecerse en cero. A través del acoplamiento Yukawa, los fermiones también pueden ganar masa debido a la ruptura espontánea de la simetría. El contenido matemático de esta entrada requiere que el lector comprenda algunos conocimientos de la teoría cuántica de campos. Todas las ecuaciones obedecen a la ecuación de contrato de Einstein. Según la convención de la física de partículas, el sistema de unidades CGS se utiliza como unidad de cantidad física y los valores de la velocidad de la luz y la constante de Planck reducida se establecen en . Historia En 1964, tres grupos de investigación estudiaron de forma independiente el mecanismo de Higgs casi al mismo tiempo. Entre ellos, un grupo estaba formado por Francois Engler y Robert Blount, y el otro grupo estaba formado por Peter Higgs. El tercer grupo estaba formado por Gerald Gulani, Karl Hageng y Tom Kieber. . Gulani en 1965 y Higgs en 1966 publicaron cada uno más artículos para explorar las propiedades de este modelo. Estos artículos muestran que si la teoría de la invariancia de calibre y el concepto de ruptura espontánea de simetría se conectan de una manera especial, los bosones de calibre deben adquirir masa. En 1967, Steven Weinberg y Abdul Salam aplicaron por primera vez el mecanismo de Higgs para romper la simetría electrodébil y mostraron cómo el mecanismo de Higgs podría incorporarse al modelo de Chevalier que más tarde pasó a formar parte de la teoría electrodébil de Aldon Glashow. Tres artículos publicados por seis físicos fueron reconocidos como artículos emblemáticos en los documentos de celebración del 50 aniversario de "Physical Review Letters". En 2010, ganaron el Premio Sakurai de Física Teórica de Partículas. Porque "la teoría del mecanismo de generación de masa de partículas subatómicas ha promovido la comprensión humana de este aspecto, y la teoría básica fue descubierta recientemente por el instrumento toroide y el detector compacto de bobina de muón del Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Particle Confirmation", Engler y Higgs ganaron el Premio Nobel de Física 2013.

Mecanismo de Higgs U(1) Descripción general El mecanismo de Higgs U(1) es un mecanismo muy simple que confiere masa, adecuado para la teoría de campos calibre U(1). La transformación de calibre de la teoría del campo de calibre U(1) implica una transformación de fase: donde, es el campo de Higgs de valor complejo y es la fase. Esta transformación es una transformación U(1), que involucra al grupo abeliano, por lo que es un "mecanismo abeliano de Higgs". Se supone que el campo de Higgs en todo el universo es un campo escalar de valores complejos compuesto por dos funciones reales, donde, son las coordenadas de cuatro dimensiones. Para este campo escalar con espín, masa y energía potencial cero, el lagrangiano de Klein-Golden es. Suponiendo temporalmente que el elemento de masa no existe, el lagrangiano de Klein-Golden es la forma donde, es el operando derivado de cuatro dimensiones. Esta es una ecuación de onda que se puede utilizar para describir el comportamiento físico de las ondas electromagnéticas en potencial. Según esta ecuación, no parece haber rastro de masa, pero si Taylor expande la energía potencial: Tenga en cuenta que , y son todas constantes. En esta ampliación se puede observar vagamente la forma del proyecto de calidad. Ruptura espontánea de simetría El vacío de la mecánica cuántica es diferente del vacío del entendimiento general. En la mecánica cuántica, el vacío no es un espacio vacío. Las partículas virtuales seguirán generándose o aniquilándose aleatoriamente en cualquier lugar del espacio, lo que provocará misteriosos efectos cuánticos. Después de tener en cuenta estos efectos cuánticos, el estado de energía más bajo del espacio es el estado de energía más bajo entre todos los estados de energía, también conocido como estado fundamental o "estado de vacío". El espacio en el estado de menor energía es el vacío de la mecánica cuántica. Conciba una determinada transformación de grupo de simetría que solo puede transformar el estado de menor energía en sí mismo, entonces se dice que el estado de menor energía es "invariante" a esta transformación, es decir, el estado de menor energía tiene esta simetría. Aunque el Lagrangiano de un sistema físico es invariante a una determinada transformación de grupo de simetría, eso no significa que su estado de energía más bajo también sea invariante a esta transformación de grupo de simetría. Si tanto el estado lagrangiano como el de menor energía tienen la misma invariancia, entonces se dice que el sistema físico tiene "simetría explícita" para esta transformación si sólo el lagrangiano tiene invariancia, y el estado de menor energía si no es invariante, entonces el lagrangiano tiene la misma invariancia; Se dice que la simetría del sistema físico se rompe espontáneamente o que la simetría del sistema físico está oculta. Este fenómeno se denomina "rotura espontánea de la simetría". Mecanismo de Higgs SU(2)×U(1) En el modelo estándar, el mecanismo de Higgs SU(2)×U(1) es el mecanismo más simple que imparte masa y es adecuado para calibre SU( 2)×U(1) teoría de campo. El modelo estándar que utiliza este mecanismo se denomina modelo estándar mínimo. En este modelo, el campo de Higgs es un doblete de valores complejos: donde están todas las funciones reales. Este campo de Higgs se compone de dos campos escalares de valores complejos, o cuatro campos escalares de valores reales, dos de los cuales están cargados y dos son neutros. En este modelo, también hay cuatro bosones de calibre de masa cero, todos los cuales son campos transversales y, como los fotones, tienen dos grados de libertad. En total, en un robot hay doce grados de libertad. Una vez rota la simetría espontánea, uno de los tres bosones de calibre ganará masa y cada uno agregará un campo longitudinal. Habrá un total de nueve grados de libertad, y también habrá uno de masa cero con dos grados de libertad. . bosón de calibre, el grado de libertad restante es el bosón de Higgs masivo. Los tres bosones de calibre con masa son los bosones W, W y Z. Los bosones calibre de masa cero son fotones. Modelo estándar En el modelo estándar, si la temperatura es lo suficientemente alta y la simetría electrodébil del sistema físico no se rompe, entonces todas las partículas elementales no tienen masa. Cuando la temperatura cae por debajo de la temperatura crítica, el campo de Higgs se vuelve inestable y salta al estado de energía más bajo, es decir, el vacío de la mecánica cuántica. Por tanto, la simetría continua de todo el sistema físico se rompe espontáneamente y aparecen los bosones W. , Los bosones Z y los fermiones también ganarán masa como resultado. Ver Exploración experimental del bosón de Higgs Exploración de la línea de tiempo del bosón de Higgs