¿Cuántos campos que conocemos impregnan el universo?

En la teoría cuántica de campos, en realidad no es obvio cuántos campos hay, ya que los campos pueden tener componentes. Si tenemos dos campos$A$y$B$, podemos considerarlos como meros componentes de un mismo campo. O al revés, si$A_1$y$A_2$son componentes de un campo podemos volver a etiquetarlos$A$y$B$.

Sin embargo, a los físicos les molesta de manera equivocada dividir los campos de formas que van en contra de la relatividad especial. La relatividad especial dicta que para los observadores con ejes de coordenadas girados entre sí, los componentes de giro se mezclan. (¡Si se da la vuelta, el giro hacia arriba se convierte en giro hacia abajo!) Por lo tanto, "el positrón de giro hacia arriba" no es una especificación de un componente de campo que les guste a los físicos. Girar según quién? La relatividad especial también, en cierto sentido, mezcla positrones y electrones, por lo que las cuatro posibilidades (positrón arriba/abajo, electrón arriba/abajo) se consideran meramente componentes del mismo campo, y qué componente es cuál depende de quién sea. preguntar.

Dividir quarks y gluones por color tampoco es físico. El color de un quark ni siquiera es accesible para experimentar.

Por lo tanto, en el modelo estándar tenemos, desglosado en los componentes más pequeños permitidos por la relatividad (y la invariancia de calibre),

• 3 campos de leptones (electrón, muón, taón)
• 3 campos de neutrinos
• 1 campo escalar de Higgs
• 3 campos de bosones de calibre débil: el$W^+$,$W^-$y$Z$
• 1 campo electromagnético
• 1 campo de gluones
• 6 campos de quarks

En la naturaleza puede haber más campos que aún no hemos descubierto. Por ejemplo, sea lo que sea la materia oscura, no es ninguna de las anteriores. Puede que existan quarks incluso más pesados ​​que la parte superior que aún no hemos visto en los aceleradores. Mucha gente ha pensado en modelos con más de un campo de Higgs. Si la supersimetría se realiza en la naturaleza, tenemos que duplicar la lista. En principio, también deberíamos agregar un campo gravitatorio a la lista, pero la teoría cuántica de campos casi con seguridad no es la herramienta correcta para la gravitación, así que dudo.

Cada partícula tiene un campo correspondiente que impregna todo el espacio de la misma manera que el bosón de Higgs tiene un campo que lo hace.

El electrón spin up. El electrón de giro hacia abajo. El positrón giratorio. El positrón de giro hacia abajo.

Los quarks up (los tres colores y ambos espines). El quark down (los tres colores y ambos espines). Lo mismo para el encanto, extraño, arriba y abajo. Y el doble porque todos esos quarks tienen cada uno una antipartícula con el correspondiente anticolor y carga eléctrica opuesta al igual que el electrón tenía su antipartícula, el positrón.

Luego hay dos leptones más como el electrón, el muón y el leptón tau (cada uno tiene dos espines y una antipartícula con carga eléctrica opuesta).

Esos son todos los fermiones que tienen carga eléctrica. Luego están los ocho gluones y tendrían tres giros cada uno, pero como no tienen masa, tienen dos estados de helicidad y son sus propias antipartículas)

Los gluones también son bosones como el fotón, solo hay dos campos de fotones, uno para cada helicidad (habría tres espines pero el fotón también es sin masa)

Todavía hay más bosones, el$W^+,$ $W^-,$y$Z$cada uno de ellos tiene tres giros. Y los neutrinos son los fermiones sin carga y los leptones sin carga. Hay uno para cada uno de los leptones cargados (uno para el electrón, uno para el positrón, uno para el tao y uno para su antipartícula, uno para el muón y otro para su antipartícula).

Esos son los que hemos visto, a algunas personas les gusta predecir más. Eso ya es bastante y el Higgs no es especial (bueno, es el único giro 0 que hemos visto, así que no tuvimos que tener múltiples versiones para giro o helicidad).

Si hay un gravitón, ese sería otro.

Si alguien está hablando de los primeros días, creo que la idea es que el Higgs pasa a un estado de menor energía muy pronto.

Lo que diferencia el caso del campo de Higgs del de otras partículas es que el campo de Higgs en el vacío tiene un valor esperado distinto de cero. Entonces, si el campo electromagnético está en su estado de energía más bajo, eso significa que la intensidad del campo será cero en promedio (todavía hay fluctuaciones cuánticas, pero en promedio es cero). Pero para el campo de Higgs esto es diferente, el estado de energía más bajo del campo de Higgs no se obtiene para una intensidad de campo cero sino para una intensidad de campo finita.

En la teoría de la inflación, se postula la existencia del Inflaton , que también tendría un valor esperado de vacío distinto de cero.