Альтернативы стандартной модели Хиггса
 | Эту статью необходимо обновить . ( декабрь 2022 г. ) |
Альтернативные модели Стандартной модели Хиггса — это модели, которые, по мнению многих физиков элементарных частиц, решают некоторые существующие проблемы бозона Хиггса . Двумя наиболее исследованными в настоящее время моделями являются квантовая тривиальность и проблема иерархии Хиггса .
Обзор
[ редактировать ]В физике элементарных частиц элементарные частицы и силы порождают мир вокруг нас. Физики объясняют поведение этих частиц и то, как они взаимодействуют, используя Стандартную модель — широко распространенную модель, которая, как полагают, объясняет большую часть мира, который мы видим вокруг нас. [1] Первоначально, когда эти модели разрабатывались и тестировались, казалось, что математика, лежащая в основе этих моделей, которая была удовлетворительной в уже проверенных областях, также запрещала элементарным частицам иметь какую-либо массу , что ясно показывало, что эти первоначальные модели были неполными. В 1964 году три группы физиков почти одновременно опубликовали статьи, описывающие, как можно придать массу этим частицам, используя подходы, известные как нарушение симметрии . Этот подход позволил частицам получить массу, не нарушая при этом другие части теории физики элементарных частиц, которые уже считались достаточно правильными. Эта идея стала известна как механизм Хиггса , а более поздние эксперименты [ который? ] подтвердили, что такой механизм действительно существует, но не смогли показать, как именно это происходит.
» определенного типа Самая простая теория того, как этот эффект имеет место в природе, и теория, которая была включена в Стандартную модель, заключалась в том, что если одно или несколько « полей (известных как поле Хиггса ) проникнут в пространство, и если бы он мог взаимодействовать с элементарными частицами определенным образом, то это привело бы к возникновению механизма Хиггса в природе. В базовой Стандартной модели имеется одно поле и один связанный с ним бозон Хиггса; в некоторых расширениях Стандартной модели имеется несколько полей и несколько бозонов Хиггса.
За годы, прошедшие с тех пор, как поле Хиггса и бозон были предложены как способ объяснения причин нарушения симметрии, было предложено несколько альтернатив, которые предполагают, как механизм нарушения симметрии может возникнуть без необходимости существования поля Хиггса. Модели, которые не включают поле Хиггса или бозон Хиггса, известны как модели без Хиггса. В этих моделях сильно взаимодействующая динамика, а не дополнительное поле (Хиггса), создает ненулевое вакуумное математическое ожидание , которое нарушает электрослабую симметрию.
Список альтернативных моделей
[ редактировать ]Неполный список предлагаемых альтернатив полю Хиггса как источнику нарушения симметрии включает:
- Модели Technicolor нарушают электрослабую симметрию за счет новых калибровочных взаимодействий, которые изначально моделировались на основе квантовой хромодинамики . [2] [3]
- В экстрамерных моделях без Хиггса пятый компонент калибровочных полей играет роль полей Хиггса. Можно вызвать электрослабое нарушение симметрии, наложив определенные граничные условия на дополнительные размерные поля, увеличив масштаб нарушения унитарности до энергетического масштаба дополнительного измерения. [4] [5] Благодаря соответствию AdS/QCD эту модель можно отнести к многоцветным моделям и к моделям «UnHiggs», в которых поле Хиггса имеет нечастичную природу. [6]
- Модели составных W- и Z-векторных бозонов. [7] [8]
- Конденсат топ-кварка .
- « Унитарная калибровка Вейля ». Добавляя подходящий гравитационный член к действию стандартной модели в искривленном пространстве-времени, теория развивает локальную конформную (вейлевскую) инвариантность. Конформная калибровка фиксируется путем выбора эталонной шкалы масс на основе константы гравитационного взаимодействия. Этот подход генерирует массы векторных бозонов и полей материи, аналогичные механизму Хиггса, без традиционного спонтанного нарушения симметрии. [9]
- Асимптотически безопасные слабые взаимодействия [10] [11] на основе некоторых нелинейных сигма-моделей. [12]
- 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 аналогичными теориями. [13] Эта модель не только объясняет массу [ нужны разъяснения ] но приводит к интерпретации электрического заряда как топологической величины (скрутки отдельных лент), а цветового заряда как способов скручивания.
- Нарушение симметрии, вызванное неравновесной динамикой квантовых полей выше электрослабого масштаба. [14] [15]
- Физика нечастичных частиц и нехиггсы. [16] [17] Это модели, которые предполагают, что сектор Хиггса и бозон Хиггса являются масштабно-инвариантными, что также известно как физика нечастиц.
- В теории сверхтекучего вакуума массы элементарных частиц могут возникать в результате взаимодействия с физическим вакуумом аналогично механизму образования щели в сверхпроводниках . [18] [19]
- УФ-пополнение путем классификации, при котором унитаризация WW-рассеяния происходит путем создания классических конфигураций. [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ Хит, Ник, Технология ЦЕРН, которая помогла отследить частицу Бога , TechRepublic, 4 июля 2012 г.
- ^ Стивен Вайнберг (1976), «Последствия нарушения динамической симметрии», Physical Review D , 13 (4): 974–996, Bibcode : 1976PhRvD..13..974W , doi : 10.1103/PhysRevD.13.974 .
С. Вайнберг (1979), «Последствия нарушения динамической симметрии: приложение», Physical Review D , 19 (4): 1277–1280, Бибкод : 1979PhRvD..19.1277W , doi : 10.1103/PhysRevD.19.1277 . - ^ Леонард Сасскинд (1979), «Динамика спонтанного нарушения симметрии в теории Вайнберга-Салама», Physical Review D , 20 (10): 2619–2625, Бибкод : 1979PhRvD..20.2619S , doi : 10.1103/PhysRevD.20.2619 , OSTI 1446928 , S2CID 17294645 .
- ^ Чаки, К.; Грожан, К.; Пило, Л.; Тернинг, Дж. (2004), «На пути 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
- ^ Чаки, К.; Грожан, К.; Пило, Л.; Тернинг, Дж.; Тернинг, Джон (2004), «Калибровочные теории на интервале: унитарность без бозона Хиггса», Physical Review D , 69 (5): 055006, arXiv : hep-ph/0305237 , Bibcode : 2004PhRvD..69e5006C , doi : 10.1103/ PhysRevD.69.055006 , S2CID 119094852
- ^ Кальмет, X.; Дешпанде, штат Нью-Йорк; Он, XG; Сюй, SDH (2009), «Невидимый бозон Хиггса, непрерывные массовые поля и механизм нехиггса» (PDF) , Physical Review D , 79 (5): 055021, arXiv : 0810.2155 , Bibcode : 2009PhRvD..79e5021C , doi : 10.1103/PhysRevD .79.055021 , S2CID 14450925
- ^ Эбботт, ЛФ; Фархи, Э. (1981), «Сильны ли слабые взаимодействия?» (PDF) , Physics Letters B , 101 (1–2): 69, Бибкод : 1981PhLB..101...69A , doi : 10.1016/0370-2693(81)90492-5
- ^ Спирс, Нил Александр (1985), Составные модели слабых калибровочных бозонов (докторская диссертация), Даремский университет
- ^ Павловский, М.; Рачка, Р. (1994), «Единая конформная модель фундаментальных взаимодействий без динамического поля Хиггса», Foundations of Physics , 24 (9): 1305–1327, arXiv : hep-th/9407137 , Bibcode : 1994FoPh...24.1305 П , doi : 10.1007/BF02148570 , S2CID 17358627
- ^ Калмет, X. (2011), «Асимптотически безопасные слабые взаимодействия», Mod. Физ. Летт. A , 26 (21): 1571–1576, arXiv : 1012.5529 , Bibcode : 2011MPLA...26.1571C , doi : 10.1142/S0217732311035900 , S2CID 118712775
- ^ Калмет, X. (2011), «Альтернативный взгляд на электрослабые взаимодействия», Int. Дж. Мод. Физ. A , 26 (17): 2855–2864, arXiv : 1008.3780 , Bibcode : 2011IJMPA..26.2855C , doi : 10.1142/S0217751X11053699 , S2CID 118422223
- ^ Коделло, А.; Перкаччи, Р. (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
- ^ Билсон-Томпсон, Сандэнс О.; Маркопулу, Фотини; Смолин, Ли (2007), «Квантовая гравитация и стандартная модель», Класс. Квантовая гравитация. , 24 (16): 3975–3993, arXiv : hep-th/0603022 , Bibcode : 2007CQGra..24.3975B , doi : 10.1088/0264-9381/24/16/002 , S2CID 37406474 .
- ^ Голдфейн, Э. (2008), «Бифуркации и формирование структур в физике элементарных частиц: вводное исследование», EPL , 82 (1): 11001, Bibcode : 2008EL.....8211001G , doi : 10.1209/0295-5075/82 /11001 , S2CID 62823832
- ^ Голдфейн (2010), «Неравновесная динамика как источник асимметрии в физике высоких энергий» (PDF) , Электронный журнал теоретической физики , 7 (24): 219, заархивировано из оригинала (PDF) 20 января 2022 г. , получено 27 июля 2011 г.
- ^ Станкато, Дэвид; Тернинг, Джон (2009), «The Unhiggs», Журнал физики высоких энергий , 2009 (11): 101, arXiv : 0807.3961 , Bibcode : 2009JHEP...11..101S , doi : 10.1088/1126-6708/2009/ 11/101 , S2CID 17512330
- ^ Фальковски, Адам; Перес-Виктория, Мануэль (2009), «Электрослабые прецизионные наблюдаемые и Unhiggs», Журнал физики высоких энергий , 2009 (12): 061, arXiv : 0901.3777 , Bibcode : 2009JHEP...12..061F , doi : 10.1088/ 1126-6708/2009/12/061 , С2КИД 17570408
- ^ Злощастиев, Константин Г. (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
- ^ Авдеенков Александр Владимирович; Злощастиев, Константин Г. (2011), «Квантовые бозе-жидкости с логарифмической нелинейностью: самоустойчивость и возникновение пространственной протяженности», Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика , 44 (19): 195303, arXiv : 1108.0847 , Bibcode : 2011JPhB...44s5303A , doi : 10.1088/0953-4075/44/19/195303 , S2CID 119248001
- ^ Двали, Гия; Джудиче, Джан Ф.; Гомес, Сезар; Кехагиас, Алекс (2011), «УФ-дополнение путем классификации», Журнал физики высоких энергий , 2011 (8): 108, arXiv : 1010.1415 , Bibcode : 2011JHEP...08..108D , doi : 10.1007/JHEP08(2011) )108 , S2CID 53315861