¿Alguna teoría unificadora explica por qué la naturaleza es quiral?

Actualmente estoy estudiando física de partículas y encuentro bastante sorprendente el hecho experimental de que las partículas sin masa siempre son zurdas. De hecho, la necesidad de agregar proyectores en el lagrangiano no parece muy fundamental, sino más bien una cosa pragmática ad-hoc. Los físicos teóricos han llegado arriba con

La pregunta es: ¿Alguna teoría unificadora actual explica esta asimetría? Tal vez haya una teoría en la que la izquierda y la derecha se traten de manera equivalente o, al menos, haya una explicación de por qué las partículas zurdas son "preferidas" por naturaleza.

O tal vez así es como funciona el universo y solo tengo que acostumbrarme... De todos modos, me gustaría saber cuál es la percepción de la quiralidad en las teorías unificadoras.

Aparentemente, mi 8 × mi 8 la teoría de cuerdas heterótica lo haría una vez que lo resuelvan. Aparte del tipo IIA, las teorías de supercuerdas son quirales .
+1 "... la necesidad de agregar proyectores en el lagrangiano no parece muy fundamental, sino más bien algo pragmático ad-hoc que se les ha ocurrido a los físicos teóricos".
Parece extraño porque las transformaciones de paridad van de un marco inercial a lo que parece ser otro marco inercial razonable (según la vida diaria de EM + gravedad). Así que Cohen y Glashow tuvieron una buena idea en la que propusieron que comenzáramos con la simetría incorrecta. Llaman a este enfoque "relatividad muy especial" arxiv.org/abs/hep-ph/0601236 (que no es una teoría unificadora y, por lo tanto, no es una respuesta, pero pensé que el cambio de opinión sería relevante).
Pero no es necesario agregar proyectores. Si acepta que los objetos fundamentales son espinores de Weyl, y que un espinor de Dirac son dos espinores de Weyl distintos, acoplados, por ejemplo, por términos de masa, no es tan ad hoc.
¿Es como la pregunta que se puede reformular como "¿cuál es el origen de la violación de la paridad"?

Respuestas (4)

Creo que el modelo Pati-Salam es lo que estás buscando.

Resumen rápido: Es muy diferente de S tu ( 5 ) unificación. La unificación quark-leptón se logra añadiendo un cuarto color denominado "lila" para los leptones, por ejemplo, los electrones son quarks lila abajo. El grupo de simetría de fuerza fuerte se agranda naturalmente a S tu ( 4 ) . Al mismo tiempo, un socio de Pati-Salam S tu ( 2 ) R Para el S tu ( 2 ) L se introduce el campo, que restaura la quiralidad.

UPD: Pati-Salam es solo un ejemplo de un GUT simétrico de izquierda a derecha. También existen otros modelos, como menciona innisfree@.

¿Por qué no cualquier modelo en el que un grupo GUT simétrico de izquierda a derecha se rompa espontáneamente en SM? ¿Por qué Pati Salam?
@innisfree no hay razón, es solo el ejemplo más conocido (y creo que el primero que se construyó). Tienes razón, cualquier otro modelo bastaría como ejemplo.
Ah vale, seguro. Podrías agregar eso en tu respuesta, es información útil en mi humilde opinión.

Las partículas sin masa no son todas levógiras. Un fotón, por ejemplo, tiene dos polarizaciones perfectamente buenas.

Un fermión de Dirac siempre se puede escribir en términos de un espinor de mano izquierda y el complejo conjugado de un espinor de mano izquierda (es decir, un espinor de mano derecha).

A menudo es conveniente adoptar esta convención, pero eso es todo. La única razón para preferir la izquierda sobre la derecha es que las interacciones débiles se acoplan a las partículas levógiras. Esto es particularmente notable para los neutrinos (que no carecen de masa). Pero existe un electrón dextrógiro y tiene una hipercarga y un isospín débil diferentes a los del electrón dextrógiro al que está acoplado por el bosón de Higgs.

¿Alguna vez ha prestado atención al hecho de que los electrones acelerados de la misma manera (en una varilla de antena) emiten fotones del mismo espín? De lo contrario, la onda de radio común no tendría tal componente oscilante de campo eléctrico Y magnético.
Realmente no estoy seguro de cómo se relaciona este comentario con las representaciones quirales del grupo de Lorentz al que se refiere el OP.
Los fotones viejos están polarizados si todos ellos experimentan una alineación de su componente de campo eléctrico. Por esto, el eje positivo podría apuntar solo en dos direcciones opuestas. Entonces, para una radiación de antena, los fotones en una media onda están todos dirigidos en una dirección y en la otra media onda están dirigidos en la dirección opuesta. Ahora el punto: la dirección del componente del campo magnético está fuertemente correlacionada con la dirección del campo eléctrico. Eso significa que solo tiene lugar una de las dos direcciones de giro.
Realmente no creo que esto esté relacionado con la pregunta. Esta es una propiedad de los fotones en una circunstancia particular, mientras que la pregunta asume que todas las partículas sin masa son intrínsecamente levógiras.
Fue solo un comentario a su declaración de que "Un fotón, por ejemplo, tiene dos polarizaciones perfectamente buenas".

En el Modelo Estándar (SM) de la física de partículas, los fermiones se toman como zurdos. La razón es incorporar la violación de paridad en interacciones débiles. Lo cual es un hecho de la naturaleza. Si uno se registra, se verá que V A El tipo de corriente puede explicar la inclusión de fermiones zurdos ( V + A El tipo de corriente también puede ser posible, pero está gobernado pero por experimento).

La extensión mínima de SM es el modelo simétrico izquierda-derecha, propuesto por Rabindra Mohapatra y Goran Senjanovic a fines de los años setenta, basado en el grupo de calibre S tu ( 2 ) L × S tu ( 2 ) R × tu ( 1 ) B L . En este modelo los campos de fermiones se asignan a los dobletes

L L i = ( v mi ) L i L R i = ( v mi ) R i q L i = ( tu d ) L i q R i = ( tu d ) R i

Es obvio a partir de las representaciones de campo que tanto los fermiones diestros como los zurdos entraron en el juego con ambas manos. La transformación entre L y R los campos logran la paridad e imponen la invariancia de la paridad antes de la descomposición espontánea tu ( 1 ) mi .

Este modelo tiene características interesantes y está libre de anomalías, y se ve más simétrico en comparación con el propio SM. Pero a pesar de la intensa búsqueda, aún no se han encontrado datos que respalden este modelo.

Un artículo interesante publicado recientemente por Roni Harnik et al . Donde los autores consideraron la posibilidad de un universo sin interacciones débiles. Proporcionaron argumentos teóricos de que, de hecho, es posible tener un universo estable con nucleosíntesis, dominio de la materia, formación de estructuras, en ausencia de interacciones débiles, que es responsable de la violación de la paridad.

Es interesante saberlo desde un punto de vista histórico, pero parece que esto no intenta explicar la asimetría (?)
@Helen menciona la extensión propuesta S tu ( 2 ) L × S tu ( 2 ) R × . . . que se descompone espontáneamente en el SM.
¿Qué quiere decir que los fermiones se consideran zurdos? Claro, solo LH participa en interacciones débiles, pero, por ejemplo, existen leptones cargados de RH e interactúan vectorialmente con el fotón.
@Kosm, ya veo. Pero esto suena más a descripción que a "explicación".

La teoría presentada en Schmelzer, I.: Una interpretación de materia condensada de SM Fermions and Gauge Fields, Found. física vol. 39, 1, pág. 73-107 (2009), arXiv:0908.0591, predice el sector fermiónico, el grupo de calibre SM y su acción sobre los fermiones. Ver http://ilja-schmelzer.de/matter para una presentación popular.

Dado que predice el grupo de calibre solo como un grupo máximo que cumple algunos supuestos, y la acción inversa izquierda-derecha sería otra máxima, no responde exactamente a la pregunta de por qué es zurdo. Podría haber sido el diestro también. Pero están por encima de los quirales.