¿Bosones sin masa pero no fermiones sin masa?

El mecanismo para "dar masa" a los bosones y fermiones elementales es diferente.

Con los bosones, está relacionado con la simetría de norma ($SU(3)_c \times SU(2)_L \times U(1)_Y$) que está parcialmente roto (y convertido$SU(3)_c \times U(1)_{em})$. La parte intacta impone que sus bosones asociados (gluones y fotones) no tengan masa para respetar esta simetría.

Con los fermiones, no existe tal restricción ya que su masa no proviene de una simetría de calibre (con nuestro conocimiento actual, las masas de los fermiones se ponen a mano mediante acoplamientos yukawa add hoc). Por lo tanto, no se predice la masa de los fermiones (al contrario de las masas de los bosones). Entonces, preguntar "¿por qué no vemos fermiones fundamentales sin masa?" es equivalente a preguntar "¿por qué vemos fermiones fundamentales con su masa real?". Respuesta: ¡No lo sabemos!

Me pregunto si hay alguna explicación de por qué los bosones (específicamente los bosones de calibre) pueden no tener masa (fotón y gluón), pero no vemos ningún fermión fundamental sin masa.

Es porque un fermión es un "cuerpo", y porque "la masa de un cuerpo es una medida de su contenido energético" . Consulte el documento E=mc² de Einstein . Él habla de un cuerpo y un electrón aquí.

"La energía cinética del cuerpo con respecto a ($\xi,\eta,\zeta$) disminuye como resultado de la emisión de luz, y la cantidad de disminución es independiente de las propiedades del cuerpo. Además, la diferencia K0 − K1, como la energía cinética del electrón (§ 10), depende de la velocidad" .

En mi humilde opinión, está claro que pensó en el electrón como un cuerpo y en la radiación (por ejemplo, fotones) como energía. Entonces, un fotón "no es un cuerpo". Viaja a la velocidad de la luz, nunca está en reposo, por lo que no tiene masa en reposo.

Sé que W+/- y Z adquieren masa a partir de la ruptura espontánea de la simetría, por lo que obviamente no todos los bosones de calibre no tienen masa, pero ¿por qué no vemos fermiones fundamentales sin masa?

Porque los fermiones "elementales" como los electrones y los positrones no son verdaderamente "fundamentales". Puede crearlos en la producción de pares gamma-gamma. Cada uno es similar a un fotón de 511 keV en una caja de espejos gedanken de su propia fabricación. En la aniquilación electrón-positrón, efectivamente abres una caja con otra, con lo cual cada una es un cuerpo radiante que pierde masa. todo eso Y luego ya no está. Obviamente hay un poco de contradicción aquí entre E=mc² y el mecanismo de Higgs, pero eso es para otro día.