¿Cómo adquirieron diferentes masas los tres quarks (u,d,su,d,su,d,s)?

Question

¿Cómo adquirieron diferentes masas los tres quarks (u,d,su,d,su,d,s)?

Shen

Si los tres quarks $u, d, s$ tuvieran la misma masa, tendrían una $SU(3)$ simetría del sabor ( $u, d, s$ ). Esta simetría se rompe porque estos tres quarks han adquirido diferentes masas a través de interacciones con el campo de Higgs (interacciones de Yukawa). Sin embargo, en el Modelo Estándar, las interacciones de Yukawa son entre el campo de Higgs y el doblete ( $u, d$ ). ¿Qué pasa con el triplete ( $u, d, s$ )? ¿Cómo interactúa este triplete con el campo de Higgs para que estos quarks adquieran sus diferentes masas?

knzhou

La simetría se rompe porque los quarks tienen masas diferentes. Sin embargo, los graznidos arriba y abajo tienen masas similares.

knzhou

Si tienes más dudas sobre el modelo de quarks, el SM, etc. te recomiendo un texto de introducción a la física de partículas como el de Griffiths. Cubre muy bien todo lo que has preguntado en las últimas 10 preguntas.

Shen

@knzhou - ¿Cómo obtuvieron sus diferentes masas? a través del mecanismo de Higgs -- ¿interacciones de Yukawa? Pero las interacciones de Yukawa son entre el doblete (

u, d

$u, d$ ) y el campo de Higgs. ¿Qué pasa con el triplete (

u, d, s

$u, d, s$ )? ¿Cómo funciona el triplete (

u, d, s

$u, d, s$ ) interactuar con el campo de Higgs?

knzhou

Si eso es lo que realmente quería saber (específicamente, cómo escribir las masas de quarks dentro del SM), debe editar su pregunta para reflejar eso.

esfera segura

Diferentes masas de u y d provienen de sus interacciones electromagnéticas debido a diferentes cargas. Una masa diferente de s proviene de s que pertenecen a una generación diferente.

Shen

@safesphere - ¿Te refieres a la

S U (2)

$SU(2)$ simetría de sabor de (

u, d

$u, d$ ) se rompe por la interacción de este doblete con el campo electromagnético (el campo de calibre)? Pero en el Modelo Estándar, solo existe la interacción de este doblete con el campo de Higgs (interacción de Yukawa) que da

u

$u$ y

d

$d$ masas.

Shen

@safesphere - Según tengo entendido,

u

$u$ y

d

$d$ adquirieron sus masas a través de las interacciones de Yukawa con el campo de Higgs. ¿Te refieres a las interacciones entre (

u, d

$u, d$ ) y el campo electromagnético modifican las masas que adquirieron de las interacciones con el campo de Higgs?

esfera segura

La masa del electrón, a diferencia del neutrino, incluye la energía del campo electromagnético creado por la carga del electrón. Por eso el electrón es más pesado que el neutrino, ya que aparte de la carga son la misma partícula. La misma idea se aplica a los quarks de la misma generación, como u y d. El campo de Higgs (si existe) hace que la partícula sea masiva, pero no necesariamente le da toda su masa. (Personalmente, creo que la gravedad cuántica eliminará el campo de Higgs, pero este es un tema diferente). Espero que los expertos en SM publiquen la respuesta que está buscando.

Shen

@safesphere: dijiste "Una masa diferente de s proviene de s que pertenecen a una generación diferente". Esta es una afirmación muy vaga. ¿A través de qué interacción

s

$s$ adquirir su masa? a través de la interacción con el campo de Higgs? Pero el campo de Higgs interactúa con un doblete.

esfera segura

Cada interacción representa una simetría pero no necesariamente a la inversa. La energía se define por simetrías, no solo por interacciones. Por ejemplo, un impulso de Lorentz cambia la energía del sistema sin ninguna interacción, simplemente cambiando el marco. Tres generaciones representan una simetría de la naturaleza. Hasta donde yo sé, esta simetría aún no se comprende bien (al menos no por todos). Esta simetría afecta a la energía. Sabemos que las partículas de las generaciones superiores son más pesadas y eventualmente se descomponen en las generaciones inferiores. Es esta simetría la que da masa a las partículas de mayor generación, pero no la interacción.

ohwilleke

@safesphere Todas sus observaciones en los comentarios son hipótesis especulativas y sin consenso más allá de la física del modelo estándar. Estas son hipótesis plausibles, pero la respuesta correcta es que "no lo sé y nadie más lo sabe".

esfera segura

@ohwilleke Sí, tienes razón. Es por eso que no publiqué una respuesta, sino que solo hice un comentario para inspirar la intuición. No importa qué tan bueno sea el modelo estándar, es incompleto y desafiante, producirá una nueva física. Así que me gusta mucho más tu respuesta honesta, porque no saber ahora da esperanza e inspira a seguir adelante a diferencia de la actitud de que "los acoplamientos de Higgs son arbitrarios". Entonces, la única diferencia entre el electrón y el neutrino es la carga eléctrica, pero la masa del electrón proviene del Higgs mientras que el neutrino no interactúa con el Higgs... ¿pero sigue siendo masivo? no...

mitchell portero

"¿Cómo interactúa el triplete (u, d, s) con el campo de Higgs?" No interactúa como un triplete. Como afirma Cosmas Zachos, existen interacciones entre los singuletes SU(2) del quark levógiro, los dobletes SU(2) del quark levógiro y el campo de Higgs, cuya estructura está determinada por los números cuánticos de cada campo.

Respuestas (1)

¿Cómo adquirieron diferentes masas los tres quarks (u,d,su,d,su,d,s)?

La simetría se rompe porque los quarks tienen masas diferentes. Sin embargo, los graznidos arriba y abajo tienen masas similares.
Si tienes más dudas sobre el modelo de quarks, el SM, etc. te recomiendo un texto de introducción a la física de partículas como el de Griffiths. Cubre muy bien todo lo que has preguntado en las últimas 10 preguntas.
@knzhou - ¿Cómo obtuvieron sus diferentes masas? a través del mecanismo de Higgs -- ¿interacciones de Yukawa? Pero las interacciones de Yukawa son entre el doblete ( $u, d$ ) y el campo de Higgs. ¿Qué pasa con el triplete ( $u, d, s$ )? ¿Cómo funciona el triplete ( $u, d, s$ ) interactuar con el campo de Higgs?
Si eso es lo que realmente quería saber (específicamente, cómo escribir las masas de quarks dentro del SM), debe editar su pregunta para reflejar eso.
Diferentes masas de u y d provienen de sus interacciones electromagnéticas debido a diferentes cargas. Una masa diferente de s proviene de s que pertenecen a una generación diferente.
@safesphere - ¿Te refieres a la $SU(2)$ simetría de sabor de ( $u, d$ ) se rompe por la interacción de este doblete con el campo electromagnético (el campo de calibre)? Pero en el Modelo Estándar, solo existe la interacción de este doblete con el campo de Higgs (interacción de Yukawa) que da $u$ y $d$ masas.
@safesphere - Según tengo entendido, $u$ y $d$ adquirieron sus masas a través de las interacciones de Yukawa con el campo de Higgs. ¿Te refieres a las interacciones entre ( $u, d$ ) y el campo electromagnético modifican las masas que adquirieron de las interacciones con el campo de Higgs?
La masa del electrón, a diferencia del neutrino, incluye la energía del campo electromagnético creado por la carga del electrón. Por eso el electrón es más pesado que el neutrino, ya que aparte de la carga son la misma partícula. La misma idea se aplica a los quarks de la misma generación, como u y d. El campo de Higgs (si existe) hace que la partícula sea masiva, pero no necesariamente le da toda su masa. (Personalmente, creo que la gravedad cuántica eliminará el campo de Higgs, pero este es un tema diferente). Espero que los expertos en SM publiquen la respuesta que está buscando.
@safesphere: dijiste "Una masa diferente de s proviene de s que pertenecen a una generación diferente". Esta es una afirmación muy vaga. ¿A través de qué interacción $s$ adquirir su masa? a través de la interacción con el campo de Higgs? Pero el campo de Higgs interactúa con un doblete.
Cada interacción representa una simetría pero no necesariamente a la inversa. La energía se define por simetrías, no solo por interacciones. Por ejemplo, un impulso de Lorentz cambia la energía del sistema sin ninguna interacción, simplemente cambiando el marco. Tres generaciones representan una simetría de la naturaleza. Hasta donde yo sé, esta simetría aún no se comprende bien (al menos no por todos). Esta simetría afecta a la energía. Sabemos que las partículas de las generaciones superiores son más pesadas y eventualmente se descomponen en las generaciones inferiores. Es esta simetría la que da masa a las partículas de mayor generación, pero no la interacción.
@safesphere Todas sus observaciones en los comentarios son hipótesis especulativas y sin consenso más allá de la física del modelo estándar. Estas son hipótesis plausibles, pero la respuesta correcta es que "no lo sé y nadie más lo sabe".
@ohwilleke Sí, tienes razón. Es por eso que no publiqué una respuesta, sino que solo hice un comentario para inspirar la intuición. No importa qué tan bueno sea el modelo estándar, es incompleto y desafiante, producirá una nueva física. Así que me gusta mucho más tu respuesta honesta, porque no saber ahora da esperanza e inspira a seguir adelante a diferencia de la actitud de que "los acoplamientos de Higgs son arbitrarios". Entonces, la única diferencia entre el electrón y el neutrino es la carga eléctrica, pero la masa del electrón proviene del Higgs mientras que el neutrino no interactúa con el Higgs... ¿pero sigue siendo masivo? no...
"¿Cómo interactúa el triplete (u, d, s) con el campo de Higgs?" No interactúa como un triplete. Como afirma Cosmas Zachos, existen interacciones entre los singuletes SU(2) del quark levógiro, los dobletes SU(2) del quark levógiro y el campo de Higgs, cuya estructura está determinada por los números cuánticos de cada campo.

Cosmas Zachos · Answer 1

En el SM, los seis quarks, d,u,s,c,b,t , (y leptones) obtienen sus variadas masas a través de interacciones Yukawa invariantes de medida; sus simetrías fuertes o de generación son completamente irrelevantes, y el tamaño o la sistemática o tales masas no es parte del SM para explicar. Son seis parámetros arbitrarios (acoplamientos de Yukawa) completamente libres de simetrías SM; pero, por supuesto, más allá del modelo SM, la construcción busca predecirlos, de alguna manera.

Por lo general, por ejemplo, los acoplamientos invariantes de calibre débil responsables de la masa de d son

- y_{d} \bar{(\begin{matrix} {tu}_{L} \\ d_{L} \end{matrix})} \cdot Φ d_{R} + hc,

$-y_d \overline{ \begin{pmatrix} u_{L} \\ d_L \end{pmatrix} } \cdot \Phi ~ ~d_R +\hbox{h.c.},$ donde el vev de Higgs equivale a

⟨ Φ ⟩ = \frac{v}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} 0 \\ 1 \end{matrix}),

$\langle \Phi \rangle = \frac{v}{\sqrt{2}} \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \end{pmatrix},$ para v ~0,25 TeV. entonces ves

m_{d} = y_{d} v / \sqrt{2}

$m_d=y_d v/\sqrt{2}$ .

La masa de la u en el doblete débil no sabe nada de ese acoplamiento y surge de un Yukawa completamente independiente,

- y_{tu} \bar{(\begin{matrix} {tu}_{L} \\ d_{L} \end{matrix})} \cdot \tilde{Φ} {tu}_{R} + hc,

$-y_u \overline{ \begin{pmatrix} u_{L} \\ d_L \end{pmatrix} } \cdot \tilde{\Phi} ~ ~u_R +\hbox{h.c.},$ donde, por supuesto,

⟨ \tilde{Φ} ⟩ = ⟨ i τ_{2} Φ^{*} ⟩ = \frac{v}{\sqrt{2}} (\begin{matrix} 1 \\ 0 \end{matrix}) .

$\langle \tilde{\Phi} \rangle =\langle i\tau_2 \Phi^* \rangle = \frac{v}{\sqrt{2}} \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end{pmatrix}.$

Escribes dos términos de cada tipo para los otros cuatro quarks y listo.

Los tamaños de los Yukawas, y por lo tanto las masas, son entradas experimentales: la estructura del SM los acomoda a todos y les da a los constructores de modelos algo que hacer para inferirlos como algo más allá del SM. Por lo tanto, nunca podría haber un problema de que adquieran diferentes masas:

Nunca hubo una buena razón para que las masas de los quarks o de los fermiones no fueran tan diferentes como quisieran. Las expectativas de lo contrario en el SM se elevan al nivel de falsedad metafísica.

Las correcciones de estas masas debidas al electromagnetismo o los efectos de ruptura de simetría quiral de QCD están implícitas en las interacciones básicas de SM, pero son más complicadas de estimar.

pequeña complicación práctica en la "vida real": en realidad, para las 3 generaciones del mundo real, hay más yukawas, intergeneracionales, que producen matrices de masa no diagonales más elaboradas. La diagonalización de tales termina produciendo la matriz de mezcla CKM.

La observación final en su respuesta: "pequeña complicación práctica en la" vida real ": en realidad, para las 3 generaciones del mundo real, hay más yukawas, intergeneracionales, que producen matrices de masa no diagonales más elaboradas. Diagonalización de tales extremos produciendo la matriz de mezcla CKM". no es una interpretación de consenso. En el SM, los cuatro parámetros involucrados en la matriz CKM también son entradas arbitrarias medidas experimentalmente y no necesariamente una función de las matrices de masa.
@Cosmas Zachos: puedo ver esa explicación en el libro de texto. Lo que me preocupa es: ¿Cómo ocurrió la supuesta $SU(3)$ simetría del sabor ( $u, d, s$ ) se descomponen en un doblete ( $u, d$ ) y una separada $s$ ? Yo sé eso $s$ y $c$ formar un doblete ( $c, s$ ) y adquieren sus masas a través de interacciones con el campo de Higgs similar al doblete ( $u, d$ ). Pero, ¿cuál es el papel del triplete de sabores ( $u, d, s$ )? ¿Cómo se rompió?
Nació rota, en virtud de las diferentes masas de quarks, efectuadas por los diferentes Yukawas. En realidad, es al revés: estás hablando de este triplete porque las masas de estos quarks son similares y más bajas que la escala QCD que determina las masas de los hadrones después de la ruptura de la simetría quiral. ¡Tenga en cuenta que ni usted ni nadie más está hablando de sextetos de sabores, (u, d, s, c, b, t) !

¿Cómo adquirieron diferentes masas los tres quarks (u,d,su,d,su,d,s)?

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ohwilleke

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Respuestas (1)

Cosmas Zachos

ohwilleke

Shen

Cosmas Zachos

WW→tt¯WW→tt¯WW\to t\bar{t} crecimiento

Si el campo de Higgs da masa a las partículas y está presente en todas partes, ¿por qué hay partículas sin masa?

¿Todas las partículas adquieren masa en el modelo estándar debido únicamente al mecanismo de Higgs?

¿Mide el LHC la masa del Higgs o sus productos de descomposición?

Confusión del mecanismo de Higgs

Cálculo de la diferencia de masa de los bosones WWW - ZZZ

¿Masa de electrones de la interacción "similar a Higgs" con el bosón ZZZ?

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Relación de los acoplamientos de Higgs con las masas de partículas fundamentales

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