Fenomenología del modelo estándar QED y Higgsless sin infrarrojos

Esta es una de esas preguntas tipo "qué pasaría si" del mundo de fantasía. Me gusta la ciencia ficción dura, así que no digas "bueno, cambiaste una cosa del mundo, así que ahora todo vale". :)

¿Y si el Higgs no tuviera vev ?

Esa es esencialmente esta pregunta y me encantó la excelente respuesta de Ron Maimon, pero tenía la impresión de esta declaración suya:

El electrón sin masa conducirá el acoplamiento electromagnético (el U(1) sin Higgs que queda debajo de la escala QCD) para ir logarítmicamente a cero a grandes distancias, a partir de la ejecución logarítmica de la detección QED. Entonces, el electromagnetismo, aunque será el mismo subgrupo de SU(2) y U(1) que en el modelo estándar de Higgsed, será mucho más débil a distancias macroscópicas que en nuestro universo.

...

La combinación de una fuerza nuclear atractiva de largo alcance y una fuerza electromagnética apantallada logarítmica podría darte galaxias enlazadas nuclearmente, mantenidas en densidades fijas por la repulsión electrostática residual apantallada lentamente. Estas galaxias serán penetradas por una nube de electrones sin masa y positrones que se producen constantemente en pares desde el vacío.

y recientemente leyendo sobre el registro en ejecución en Shifman, Temas avanzados en la teoría cuántica de campos , que QED sin masa sería muy débil a distancias macroscópicas. Por supuesto, la ejecución de registros es lenta, por lo que esto también parecía un poco extraño, así que decidí calcular.

El acoplamiento en funcionamiento (un bucle) de QED con un fermión cargado sin masa es

mi 2 ( pags ) = mi 2 ( m ) 1 mi 2 ( m ) 6 π 2 en pags m ,

dónde m es el punto de renormalización arbitrario y pags 1 / es la escala de la sonda. Yo tomé m = 1   METRO mi V y establecer mi 2 ( m ) = 4 π α y obtuve esto:ingrese la descripción de la imagen aquí

Tenga en cuenta la escala. Así que la ejecución del registro es realmente lenta . ¡Incluso en la escala del Hubble, la carga efectiva solo se reduce en aproximadamente un 6%! Incluido norte Los sabores cargados sin masa multiplican la función beta (¿sí?):

d mi d en m = norte mi 3 12 π 2 ,

por lo que el acoplamiento se convierte en

mi 2 ( pags ) = mi 2 ( m ) 1 norte mi 2 ( m ) 6 π 2 en pags m .

para el SM norte = 3 (suponiendo que todos los mesones cargados estén por encima de 1 MeV, ¿es esto cierto?) esto aumenta la ejecución, pero no mucho:ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces EM todavía es considerable a distancias cosmológicas si:

  1. no cometí ningún error,

  2. Y el número de partículas cargadas sin masa no es demasiado grande.

Esto me sorprendió un poco, aunque quizás solo porque entendí mal la afirmación. Ciertamente es el caso que los átomos explotan (radio de Bohr a 1 / α metro mi ) por lo que la vida definitivamente no es como la conocemos, pero EM sigue siendo una interacción importante a gran escala, lo suficientemente grande como para esperar que la materia forme conglomerados neutros mucho más pequeños que las galaxias. No me queda del todo claro que el efecto dominante sea una repulsión electrostática que estabilizaría cualquier tipo de galaxia ligada al núcleo. Asi que:

¿Cuál es la fenomenología real del SM sin Higgs? ¿Alguien puede dar más detalles sobre la visión de Ron Maimon?

Respuestas (2)

Permítanme comenzar con un comentario menor: a lo que la gente se refiere con 'higgsless' tiene un significado muy diferente a no vev. De hecho, es lo contrario, no se desvanece pero no se propaga el bosón de Higgs.

Dicho esto, me gustaría señalar que incluso sin un campo de Higgs elemental que tome un vev para el potencial del sombrero mexicano, hay otro doblete cargado Ew que elige vev del orden de F π de QCD, a saber, el operador compuesto q L tu R hecho del doblete izquierdo q L y la camiseta diestra tu R . En otras palabras, la ruptura de la simetría quiral de QCD inducirá un pequeño vev, aproximadamente un factor de aproximadamente 1000 veces más pequeño que la escala EW real del SM. Por lo tanto, QCD proporcionará un corte de IR incluso sin potencial de sombrero mexicano para el H elemental.

No es de extrañar que no haya una respuesta definitiva a esta pregunta aquí. Pero puedo transmitir la mejor respuesta que obtuve.

Hice la misma pregunta, en un formato ligeramente diferente, a un blog "De particular importancia" que es popular con Physics Stack Exchange. Mi pregunta era si el famoso potencial Goldstone Mexican Hat tenía un valor de 245 GeV en el borde (valor esperado de vacío) del sombrero.

La respuesta dada allí (por el propio Matt) fue en efecto: "no". La energía asociada con el borde del sombrero sigue siendo la misma que el propio Goldstone postuló mucho antes de que se descubriera el Higgs. Su valor es cero.

Los astrofísicos realmente necesitan este valor para dar sentido a la discrepancia de 10^116 en la estimación de la energía oscura. La conclusión parece ser que la ciencia no sabe si la energía del vacío es el equivalente a la masa de un protón por metro cúbico, o algo mucho más grande, como sugiere la formulación de Higgs del valor esperado del vacío.

A la respuesta de Matt, solo agregaría que 245 GeV tendrían perfecto sentido, en términos relativos, para una energía libre de Higgs de 126 Gev. Esto es análogo a la idea de que mientras un solo fotón, por sí solo, tiene una energía indeterminada, la energía de dos fotones que viajan en direcciones opuestas siempre tendrá una energía definida que realmente se puede observar. Piense en el cambio Doppler. ¿Cómo sabría un observador si un solo fotón se desplazó hacia el rojo o hacia el azul (diferentes energías), o incluso si estaba allí, dependiendo del marco de referencia inercial? La situación es muy diferente con dos fotones, y sospecho que también con dos bosones de Higgs, y por la misma razón.