Массовая генерация

Физическая теория о происхождении массы

В теоретической физике механизм генерации массы — это теория, описывающая происхождение массы из самых фундаментальных законов физики . Физики предложили ряд моделей, отстаивающих различные взгляды на происхождение массы. Проблема усложняется тем, что основная роль массы заключается в посредничестве в гравитационном взаимодействии между телами, и ни одна теория гравитационного взаимодействия не согласуется с популярной в настоящее время Стандартной моделью физики элементарных частиц .

Существует два типа моделей генерации массы: модели без учета гравитации и модели, учитывающие гравитацию.

Фон

Электрослабая теория и Стандартная модель

Механизм Хиггса основан на скалярном потенциале поля , нарушающем симметрию , таком как квартик . Стандартная модель использует этот механизм как часть модели Глэшоу–Вайнберга–Салама для объединения электромагнитных и слабых взаимодействий. Эта модель была одной из нескольких, которые предсказали существование скалярного бозона Хиггса .

Модели без гравитации

В этих теориях, как и в самой Стандартной модели , гравитационное взаимодействие либо не участвует, либо не играет решающей роли.

Техниколор

Модели Technicolor нарушают электрослабую симметрию посредством калибровочных взаимодействий, которые изначально были смоделированы на основе квантовой хромодинамики . ^{[1] [2] [ необходимы дополнительные пояснения ]}

Механизм Коулмена-Вайнберга

Механизм Коулмена–Вайнберга генерирует массу посредством спонтанного нарушения симметрии. ^[3]

Другие теории

• Физика нечастиц и модели нехиггса ^{[4] [5]} предполагают, что сектор Хиггса и бозон Хиггса масштабно инвариантны.
• УФ-завершение путем классификации, в котором унитаризация рассеяния WW происходит путем создания классических конфигураций. ^[6]
• Нарушение симметрии, вызванное неравновесной динамикой квантовых полей выше электрослабого масштаба. ^{[7] [8]}
• Асимптотически безопасные слабые взаимодействия ^{[9] [10]} на основе некоторых нелинейных сигма-моделей. ^[11]
• Модели составных векторных бозонов W и Z. ^[12]
• Верхний творожный конденсат .

Гравитационные модели

• Модели без дополнительного измерения Хиггса используют пятый компонент калибровочных полей вместо полей Хиггса. Можно вызвать нарушение электрослабой симметрии, наложив определенные граничные условия на дополнительные размерные поля, увеличивая масштаб нарушения унитарности до энергетического масштаба дополнительного измерения. ^{[13] [14]} Через соответствие AdS/QCD эта модель может быть связана с моделями technicolor и с моделями UnHiggs , в которых поле Хиггса имеет нечастичную природу. ^[15]
• Унитарная калибровка Вейля . Если добавить подходящий гравитационный член к стандартному модельному действию с гравитационной связью, теория становится локально масштабно-инвариантной (т.е. инвариантной относительно Вейля) в унитарной калибровке для локального SU(2). Преобразования Вейля действуют мультипликативно на поле Хиггса, поэтому можно зафиксировать калибровку Вейля, потребовав, чтобы скаляр Хиггса был константой. ^[16]
• Преон и модели, вдохновленные преонами, такие как ленточная модель частиц Стандартной модели Сандэнса Билсона-Томпсона , основанная на теории кос и совместимая с петлевой квантовой гравитацией и подобными теориями. ^[17] Эта модель не только объясняет происхождение массы, но и интерпретирует электрический заряд как топологическую величину (скручивания, переносимые отдельными лентами), а цветовой заряд — как режимы скручивания.
• В теории сверхтекучего вакуума массы элементарных частиц возникают в результате взаимодействия с физическим вакуумом , аналогично механизму генерации щели в сверхтекучих жидкостях . ^[18] Низкоэнергетический предел этой теории предполагает эффективный потенциал для сектора Хиггса, который отличается от потенциала Стандартной модели, но при этом приводит к генерации массы. ^{[19] [20]} При определенных условиях этот потенциал порождает элементарную частицу с ролью и характеристиками, аналогичными бозону Хиггса .

Ссылки

1. Стивен Вайнберг (1976), «Последствия нарушения динамической симметрии», Physical Review D , 13 (4): 974–996, Bibcode : 1976PhRvD..13..974W, doi : 10.1103/PhysRevD.13.974.
   S. Weinberg (1979), «Последствия нарушения динамической симметрии: приложение», Physical Review D , 19 (4): 1277–1280, Bibcode : 1979PhRvD..19.1277W, doi : 10.1103/PhysRevD.19.1277.
2. Леонард Сасскинд (1979), «Динамика спонтанного нарушения симметрии в теории Вайнберга-Салама», Physical Review D , 20 (10): 2619–2625, Bibcode : 1979PhRvD..20.2619S, doi : 10.1103/PhysRevD.20.2619, OSTI  1446928.
3. Weinberg, Erick J. (2015-07-15). "Механизм Коулмена-Вайнберга". Scholarpedia . 10 (7): 7484. Bibcode :2015SchpJ..10.7484W. doi : 10.4249/scholarpedia.7484 . ISSN  1941-6016.
4. Stancato, David; Terning, John (2009). "The Unhiggs". Журнал физики высоких энергий . 0911 (11): 101. arXiv : 0807.3961 . Bibcode : 2009JHEP...11..101S. doi : 10.1088/1126-6708/2009/11/101. S2CID  17512330.
5. Фальковски, Адам; Перес-Виктория, Мануэль (2009). "Электрослабые прецизионные наблюдаемые и нехиггсы". Журнал физики высоких энергий . 0912 (12): 061. arXiv : 0901.3777 . Bibcode : 2009JHEP...12..061F. doi : 10.1088/1126-6708/2009/12/061. S2CID  17570408.
6. Двали, Джиа; Джудис, Джиан Ф.; Гомес, Сезар; Кехагиас, Алекс (2011). "УФ-завершение классификацией". Журнал физики высоких энергий . 2011 (8): 108. arXiv : 1010.1415 . Bibcode : 2011JHEP...08..108D. doi : 10.1007/JHEP08(2011)108. S2CID  53315861.
7. Голдфайн, Э. (2008). «Бифуркации и формирование паттернов в физике элементарных частиц: вводное исследование». EPL . 82 (1): 11001. Bibcode :2008EL.....8211001G. doi :10.1209/0295-5075/82/11001. S2CID  62823832.
8. Goldfain, E. (2010). "Неравновесная динамика как источник асимметрии в физике высоких энергий" (PDF) . Electronic Journal of Theoretical Physics . 7 (24): 219–234. Архивировано из оригинала (PDF) 2022-01-20 . Получено 10 июля 2012 .
9. Calmet, X. (2011), «Асимптотически безопасные слабые взаимодействия», Modern Physics Letters A , 26 (21): 1571–1576, arXiv : 1012.5529 , Bibcode : 2011MPLA...26.1571C, CiteSeerX 10.1.1.757.7245 , doi : 10.1142/S0217732311035900, S2CID  118712775 
10. Calmet, X. (2011), «Альтернативный взгляд на электрослабые взаимодействия», International Journal of Modern Physics A , 26 (17): 2855–2864, arXiv : 1008.3780 , Bibcode : 2011IJMPA..26.2855C, CiteSeerX 10.1.1.740.5141 , doi : 10.1142/S0217751X11053699, S2CID  118422223 
11. Codello, A.; Percacci, R. (2009), "Неподвижные точки нелинейных сигма-моделей в d>2", Physics Letters B , 672 (3): 280–283, arXiv : 0810.0715 , Bibcode : 2009PhLB..672..280C, doi : 10.1016/j.physletb.2009.01.032, S2CID  119223124
12. Эбботт, Л. Ф.; Фархи, Э. (1981), «Являются ли слабые взаимодействия сильными?», Physics Letters B , 101 (1–2): 69, Bibcode : 1981PhLB..101...69A, CiteSeerX 10.1.1.362.4721 , doi : 10.1016/0370-2693(81)90492-5 
13. Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J. (2004), "К реалистичной модели нарушения электрослабой симметрии без Хиггса", Physical Review Letters , 92 (10): 101802, arXiv : hep-ph/0308038 , Bibcode : 2004PhRvL..92j1802C, doi : 10.1103/PhysRevLett.92.101802, PMID  15089195, S2CID  6521798
14. Csaki, C.; Grojean, C.; Murayama, H.; Pilo, L.; Terning, John (2004), "Калибровочные теории на интервале: унитарность без Хиггса", Physical Review D , 69 (5): 055006, arXiv : hep-ph/0305237 , Bibcode : 2004PhRvD..69e5006C, doi : 10.1103/PhysRevD.69.055006, S2CID  119094852
15. Calmet, X.; Deshpande, NG; He, XG; Hsu, SDH (2009), "Невидимый бозон Хиггса, непрерывные поля массы и нехиггсовский механизм", Physical Review D , 79 (5): 055021, arXiv : 0810.2155 , Bibcode : 2009PhRvD..79e5021C, doi : 10.1103/PhysRevD.79.055021, S2CID  14450925
16. Pawlowski, M.; Raczka, R. (1994), "Унифицированная конформная модель для фундаментальных взаимодействий без динамического поля Хиггса", Foundations of Physics , 24 (9): 1305–1327, arXiv : hep-th/9407137 , Bibcode : 1994FoPh...24.1305P, doi : 10.1007/BF02148570, S2CID  17358627
17. Билсон-Томпсон, Сандэнс О.; Маркопулу, Фотини; Смолин, Ли (2007), «Квантовая гравитация и стандартная модель», Classical and Quantum Gravity , 24 (16): 3975–3993, arXiv : hep-th/0603022 , Bibcode : 2007CQGra..24.3975B, doi : 10.1088/0264-9381/24/16/002, S2CID  37406474.
18. В. Авдеенков, Александр; Г. Злощастьев, Константин (2011). "Квантовые бозе-жидкости с логарифмической нелинейностью: самоподдерживаемость и возникновение пространственной протяженности". Journal of Physics B . 44 (19): 195303. arXiv : 1108.0847 . Bibcode :2011JPhB...44s5303A. doi :10.1088/0953-4075/44/19/195303. S2CID  119248001.
19. Г. Злощастьев, Константин (2011). «Спонтанное нарушение симметрии и генерация массы как встроенные явления в логарифмической нелинейной квантовой теории». Acta Physica Polonica B. 42 ( 2): 261–292. arXiv : 0912.4139 . Bibcode : 2011AcPPB..42..261Z. doi : 10.5506/APhysPolB.42.261. S2CID  118152708.
20. Джунушалиев, Владимир; Г. Злощастьев, Константин (2013). «Модель электрического заряда в физическом вакууме без сингулярностей: ненулевая пространственная протяженность и генерация массы». Cent. Eur. J. Phys . 11 (3): 325–335. arXiv : 1204.6380 . Bibcode :2013CEJPh..11..325D. doi :10.2478/s11534-012-0159-z. S2CID  91178852.