¿Cómo obtiene el bosón de Higgs la masa en reposo? [duplicar]

La masa del bosón de Higgs es un parámetro libre del modelo estándar y no (solo) debido a las interacciones con un campo de Higgs distinto de cero.

Si el campo de Higgs fuera cero, el modelo estándar predice cuatro bosones de Higgs masivos, que son las únicas partículas masivas. En el caso de un campo de Higgs distinto de cero, solo uno de ellos gana algo de masa adicional a través de las interacciones del campo de Higgs y se convierte en 'el' bosón de Higgs (suponiendo que solo haya uno), mientras que los bosones de Higgs restantes se mezclan con los bosones de calibre Isospin e Hypercharge. para formar los bosones de norma electrodébiles.

Para obtener más información, consulte este artículo de Matt Strassler .

Tienes que leer un poco sobre el mecanismo de Higgs .

En física de partículas, el mecanismo de Higgs (también llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs, mecanismo de Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble, 1 y mecanismo de Anderson-Higgs) es el proceso que da masa a las partículas elementales. Las partículas ganan masa al interactuar con el campo de Higgs que impregna todo el espacio.

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La implementación más simple del mecanismo agrega un campo de Higgs adicional a la teoría de calibre. La ruptura espontánea de la simetría de la simetría local subyacente desencadena la conversión de los componentes de este campo de Higgs en bosones de Goldstone que interactúan con (al menos algunos de) los otros campos de la teoría, a fin de producir términos de masa para (al menos algunos de) los bosones de calibre. Este mecanismo también puede dejar partículas escalares elementales (spin-0), conocidas como bosones de Higgs.

* Este giro sobrante 0 es el Higgs * que esperamos haya sido descubierto, si la naturaleza sigue la implementación más simple del mecanismo de Higgs. Adquiere su masa también por el mecanismo de Higgs. Es por eso que los científicos tienen cuidado de afirmar que se necesita más trabajo para establecer qué tipo de partícula de Higgs es esta. ............

El mecanismo de Higgs fue incorporado a la física de partículas moderna por Steven Weinberg y Abdus Salam, y es una parte esencial del modelo estándar.

En el modelo estándar, a temperaturas lo suficientemente altas como para que no se rompa la simetría electrodébil, todas las partículas elementales carecen de masa. A una temperatura crítica, el campo de Higgs se vuelve taquiónico, la simetría se rompe espontáneamente por condensación y los bosones W y Z adquieren masa. (EWSB, ElectroWeak Symmetry Breaking, es una abreviatura utilizada para esto).

Los fermiones, como los leptones y los quarks del modelo estándar, también pueden adquirir masa como resultado de su interacción con el campo de Higgs, pero no de la misma forma que los bosones de norma.

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El Higgs le da una masa a los W, Z, quarks, leptones y (probablemente) a los neutrinos, pero no tiene casi nada que ver con la masa del protón, solo contribuye con una pequeña cantidad aproximadamente igual a la diferencia de masa del protón y el neutrón. . Su propia masa es parámetro fundamental en el modelo estándar, y el valor natural es la masa de Planck.

Los físicos llaman a la cuestión de por qué el Higgs es mucho más ligero que la masa de Planck "El problema de la jerarquía".

Olvídate de la masa relativista; es un concepto obsoleto y, en este caso, irrelevante. El bosón de Higgs tiene una masa en reposo de aproximadamente$125\ \mathrm{GeV}/c^2$asumiendo que es de hecho lo que ha encontrado el LHC.

De todos modos, diría que el bosón de Higgs en realidad no da masa a otras partículas directamente; en cambio, es un efecto secundario del mecanismo por el cual esas otras partículas se vuelven masivas. Naturalmente, resulta que la partícula producida por este mecanismo tiene que ser una partícula masiva en sí misma.

O dicho de otro modo, el campo de Higgs no sería capaz de dar masa a otras partículas si él mismo no fuera masivo. Eche un vistazo al potencial "sombrero mexicano" que se muestra en el logotipo de este sitio. La protuberancia en el medio surge porque el campo de Higgs tiene una masa asociada, la masa del bosón de Higgs. Ese golpe empuja el estado "natural" del campo de Higgs fuera del centro, lo que significa que el campo tiene un valor "predeterminado" distinto de cero, llamado valor de expectativa de vacío. Es ese valor esperado de vacío lo que le da masa a otras partículas. Sin la protuberancia, el mínimo del potencial estaría en el centro, lo que significa que el valor esperado de vacío del campo de Higgs sería cero, lo que a su vez lo haría incapaz de dar masa a otras partículas.

Lo referiré a otra respuesta mía para algunos de los detalles matemáticos.