Detección de la unificación electrodébil en datos de plasma de quarks y gluones

La unificación electrodébil se analiza en el modelo del Big Bang y las propuestas de variantes, y hay una transición a energías de 100 GeV donde la simetría EW no se rompe y domina una fase de plasma de quarks y gluones.

en mi respuesta a la pregunta

> ¿Qué energías y tipos de aceleradores se necesitarían para explorar la unificación electrodébil y, si es posible, cuáles serían los posibles observables?

se pueden encontrar las tramas relevantes para esta pregunta y los enlaces para el progreso de la fenomenología hasta el momento.

No fue posible encontrar ninguna referencia a la ruptura de la simetría electrodébil en los modelos propuestos para ajustarse a los datos de plasma de los experimentos del LHC, aunque la afirmación es que el plasma de quarks y gluones estudia las primeras etapas del universo.

En esta propuesta para el futuro colisionador FCC propuesto, encontré que incluso para sus altas energías, la densidad de energía media es menor que los 100 GeV vistos en las historias del Big Bang, será del orden de 40 GeV, mientras que los plasmas del LHC tienen una densidad de energía del orden de 20 GeV. .

El diagrama de fase que incluye plasma de gluones de quarks explica esto, el plasma de gluones de quarks es necesario pero no suficiente para restaurar la simetría electrodébil.

PERO los experimentos de laboratorio son núcleo sobre núcleo, mediciones individuales. Al tratarse de un fenómeno cuántico, debería existir la cola del espacio de fases a altas energías que tendrían densidades de energía superiores, incluso hasta 100 GeV, considerando los TeV disponibles en el LHC. Esas interacciones específicas deberían haber cruzado los 100 GeV y la simetría debería restaurarse.

Esto significa, entre otras cosas, que todos los quarks producidos tendrán masa cero. Como consecuencia, la probabilidad de obtener pares de antipartículas de partículas de sabor debe ser igual. Por ejemplo, un top-antitop tendría la misma probabilidad de crearse que un bottom anti-bottom o un charm anti-charm en la salida del chorro final del plasma.

Se han encontrado diferencias en varias tasas de producción, pero en ninguna parte encontré un indicio de que la restauración de la simetría electrodébil podría estar contribuyendo a esto en los modelos fenomenológicos utilizados.

Mi pregunta es: ¿me equivoco? porque no entré en los modelos con cuidado?

¿Se tiene en cuenta la contribución de la restauración de la simetría electrodébil en las colas de las distribuciones en la fenomenología del plasma de quarks y gluones para las energías del LHC, y no se espera estadísticamente que sea detectable?

Editar en mayo de 2020:

Existe este documento de fenomenología que ha hecho cálculos:

Calculamos la evolución de orden principal de las funciones de distribución de partones para todos los fermiones y bosones del modelo estándar hasta escalas de energía muy por encima de la escala electrodébil, donde se restaura la simetría electrodébil. Nuestros resultados incluyen las 52 FDP del protón no polarizado, que evolucionan de acuerdo con las interacciones SU(3), SU(2), U(1), mixta SU(2) x U(1) y Yukawa. Ilustramos los efectos numéricos en las distribuciones de partones a grandes energías y mostramos que esto puede conducir a importantes correcciones en las luminosidades de los partones en un futuro colisionador de 100 TeV.

Respuestas (1)

El QGP es un sistema macroscópico, y la principal fuente de fluctuaciones son las fluctuaciones térmicas ordinarias. Esto significa que podemos usar la fórmula estándar del libro de texto

Δ mi = k B T 2 C V
por las fluctuaciones de la energía. Aquí, C V es el calor específico a volumen constante. Tomemos una ecuación de estado que no interactúa
ϵ = norte d π 2 30 T 4
dónde ϵ = mi / V es la densidad de energía, y norte d es el número de grados de libertad. Entonces
Δ mi mi = 2 π 30 norte d 1 T 3 V
Para ilustración, tomemos T = 300 MeV, V = 1 F metro 3 (un poco más grande que el tamaño de un protón), y norte d = 37 . Obtengo una energía media de unos 12 GeV y fluctuaciones Δ mi / mi 30 % . Estas son fluctuaciones considerables, pero ϵ ( 200 GRAMO mi V ) 4 , requerido para la transición de fase EW, corresponde a 10 11 GRAMO mi V / F metro 3 . Esta es una fluctuación de más de 10 10 ¡sigma!

En este punto, toda la estimación es, por supuesto, un poco cuestionable. Esto está en la cola de la distribución, donde, de hecho, las fluctuaciones cuánticas son presumiblemente más importantes que las fluctuaciones térmicas. Más importante aún, asumí una distribución canónica, pero busqué una fluctuación en la que la energía total en un 1 F metro 3 el volumen es mayor que la energía disponible en la colisión núcleo-núcleo (alrededor de 2000 TeV).

Esto sugiere que probablemente debería pensar en esto de manera diferente. Lo que pido no es una fluctuación de energía, sino una fluctuación de volumen. Tengo una energía total disponible de alrededor de 2000 TeV, y estoy preguntando si el sistema puede fluctuar a un volumen tal que la densidad de energía local en ese volumen esté por encima de la densidad de energía crítica para la transición de fase EW (alrededor de ( 200 GRAMO mi V ) 4 ). el volumen es de aproximadamente ( 0.02 F metro ) 3 , por lo que pido que los núcleos en colisión (radio de aproximadamente 5 fm) fluctúen hacia abajo en tamaño a aproximadamente 0.02 fm. Esta probabilidad no es cero (podría intentar estimarla en la línea de estimar reacciones de dispersión dura exclusivas en QCD), pero es claramente muy, muy pequeña.

donde conseguiste el cuarto poder? no está en la fórmula. también un fermi mide 10^-15 metros
La temperatura crítica de la transición de fase EW es O ( 100 GRAMO mi V ) , por lo que la densidad de energía crítica es O ( ( 100 GRAMO mi V ) 4 ) .
"
ϵ = norte d π 2 30 T ps
¿Se supone que el $ en el exponente de la temperatura es "4"? No das enlaces para verificar.
Debería ser 4, simplemente Stefan-Boltzmann para bosones/fermiones que no interactúan