Fermión masa mecanismo de Higgs

Question

Fermión masa mecanismo de Higgs

masa
higgs
Física
fermiones
modelo estandar

usuario37415

¿Cómo obtiene un fermión, como un electrón, su masa a través del mecanismo de Higgs? ¿Alguien puede explicarme esto con fórmulas (Lagrangiana)?

Sé que la interacción de Yukawa tiene algo que ver con esto, ¿no es así?

Tal vez cuando tengo razón, hay un término:

gramo \bar{Ψ} Φ Ψ ?

$g \bar{\Psi} \Phi \Psi?$

Vibert

Tienes razón. Dado que este es un material muy estándar, primero permítame referirlo a wikipedia en.wikipedia.org/wiki/… , en.wikipedia.org/wiki/Yukawa_interaction para que tenga una idea de lo que sucede.

usuario37415

Y si no me equivoco, primero hay un término g bar psi phi psi. A través de la ruptura espontánea de la simetría, el término yukawa se convierte en g phi_0 bar psi psi. Y phi_0 es el valor esperado de vacío del campo de Higgs. g y phi_0 son la masa m_f del fermión, ¿verdad?

Vibert

Aproximadamente sí, pero en el modelo estándar la interacción acopla diferentes campos, por lo que el acoplamiento total de Yukawa es de la forma

\sum_{i j} c_{i j} {\bar{ψ}}_{i} ϕ_{0} ψ_{j}

$\sum_{ij} c_{ij} \bar \psi_i \phi_0 \psi_j$ dónde

c_{i j}

$c_{ij}$ es una matriz de c-números.

usuario37415

¿Y puede explicarme cómo exactamente un fermión (por ejemplo, un electrón) obtiene masa a través del mecanismo de Higgs?

kd88

Relacionado: physics.stackexchange.com/questions/69056/… y physics.stackexchange.com/questions/70585/…

usuario37415

Antes de romper la simetría, el término de Yukawa (acoplamiento del campo de Higgs con el campo de fermiones) parece g bar psi phi psi, ¿no? Y después de la ruptura de la simetría hay g phi_0 bar psi psi==> este es el término de masa, ¿verdad?

Juan Rennie

La mejor explicación simple que he visto es la serie de artículos de Matt Strassler aquí .

Respuestas (1)

Fermión masa mecanismo de Higgs

Tienes razón. Dado que este es un material muy estándar, primero permítame referirlo a wikipedia en.wikipedia.org/wiki/… , en.wikipedia.org/wiki/Yukawa_interaction para que tenga una idea de lo que sucede.
Y si no me equivoco, primero hay un término g bar psi phi psi. A través de la ruptura espontánea de la simetría, el término yukawa se convierte en g phi_0 bar psi psi. Y phi_0 es el valor esperado de vacío del campo de Higgs. g y phi_0 son la masa m_f del fermión, ¿verdad?
Aproximadamente sí, pero en el modelo estándar la interacción acopla diferentes campos, por lo que el acoplamiento total de Yukawa es de la forma $\sum_{ij} c_{ij} \bar \psi_i \phi_0 \psi_j$ dónde $c_{ij}$ es una matriz de c-números.
¿Y puede explicarme cómo exactamente un fermión (por ejemplo, un electrón) obtiene masa a través del mecanismo de Higgs?
Relacionado: physics.stackexchange.com/questions/69056/… y physics.stackexchange.com/questions/70585/…
Antes de romper la simetría, el término de Yukawa (acoplamiento del campo de Higgs con el campo de fermiones) parece g bar psi phi psi, ¿no? Y después de la ruptura de la simetría hay g phi_0 bar psi psi==> este es el término de masa, ¿verdad?
La mejor explicación simple que he visto es la serie de artículos de Matt Strassler aquí .

maravilloso · Answer 1

Se trata de "la 5-ésima fuerza".

Como dijiste, el término de Yukawa que presenta la interacción entre el campo escalar $\Phi$ y fermión $\Psi$ campo:

gramo \bar{Ψ} Φ Ψ

$g \bar{\Psi} \Phi \Psi$

El mecanismo de Higgs hace que la $\Phi$ el campo se condensa en un valor esperado clásico ( vev : valor esperado de vacío), debido al potencial de Higgs $U(\Phi)$ , entonces $\Phi$ tienden a encontrar un mínimo clásico, lo que provoca:

Φ (X, t) \to ⟨ Φ ⟩ = metro

$\Phi(x,t) \to \langle \Phi \rangle=m$

como un valor fijo $m$ . Puedes imaginar este proceso como originalmente $\Phi(x,t)$ es una variable de campo libre de tener valores reales/complejos en cualquier espacio-tiempo $(x,t)$ punto debido a la fluctuación cuántica. Sin embargo, el mecanismo de Higgs provoca $\langle \Phi \rangle=m$ encontrar un valor mínimo estable clásico (local) del potencial $U(\Phi)$ .

El resultado notable es que $\Phi(x,t)$ semi-clásicamente ahora tiene que tomar el valor fijo en $m$ en cualquier punto del espacio-tiempo! ( Este es el hecho notable de la quinta fuerza: el campo de Higgs introduce masa en los fermiones, es decir, quarks, leptones, en el modelo estándar. Algunas personas acuñan el nombre de quinta fuerza, un mecanismo diferente de las cuatro fuerzas fundamentales).

Agregar : A algunas personas les gusta pensar en (fermiones, W $^{\pm}$ ,Z $^{0}$ bosones) partículas que se mueven en el océano de los campos de Higgs , por lo que las partículas (fermiones, W, Z) se vuelven masivas debido a los efectos de la fuerza de flotabilidad en el océano de Higgs.

La masa $M$ de campos de fermiones ahora se puede leer como

gramo \bar{Ψ} Φ Ψ \to (gramo \cdot metro) \bar{Ψ} Ψ = METRO \bar{Ψ} Ψ

$g \bar{\Psi} \Phi \Psi \to (g\cdot m) \bar{\Psi} \Psi=M \bar{\Psi} \Psi$ con masa de fermión

M = g ⟨ Φ ⟩ = g \cdot m

$M=g\langle \Phi \rangle=g\cdot m$ .

Tenga en cuenta que ahora la masa de Fermion toma el valor fijo en $g \langle \Phi \rangle$ , PERO hay una fluctuación cuántica alrededor del vev ( $\langle \Phi \rangle+\delta \Phi$ ) para hacer que el campo de fermiones interactúe con la fluctuación de Higgs $\delta \Phi$ . Puede dibujar un diagrama de Feynman para calcular su efecto.

Todavía tengo una pregunta. m es en su respuesta el valor esperado de vacío del campo de higgs? ¿Y entonces g*m es la masa del fermión?
Si es correcto. Tienes razón. PD. A algunas personas les gusta pensar en las partículas (fermiones, W, Z) que se mueven en el océano de los campos de Higgs , las partículas (fermiones, W, Z) se vuelven masivas debido a los efectos de la fuerza de flotabilidad en el océano de Higgs. Es bastante lindo, y cuya descripción es útil e imaginativa de alguna manera. :-)
En cuanto a la idea con el océano de Higgs y la flotabilidad. Esta es una descripción imaginativa, pero no es la descripción 100% correcta. La descripción 100 % correcta es tu respuesta con el término de interacción de Yukawa, ¿verdad?
Sí estoy de acuerdo. El océano de Higgs es solo una forma de agitar la mano para explicar a la manera de la ciencia popular.
¿Y su respuesta con el término de interacción de Yukawa es la respuesta 100 % correcta en ciencia de partículas?
Sí, hasta donde yo sé. PD. Estudié teoría de física de partículas cuando estaba en MIT CTP.
Permítanme decir gracias por sus respuestas. Me ayudaste mucho. Todavía tengo una pregunta: puedo calcular la masa del fermión como un producto de g (valor esperado de vacío) y la constante de acoplamiento de Yukawa (cuánto interactúa el campo de Higgs con las especies de fermiones) cuando se conoce la constante de acoplamiento de Yukawa. ¿Está bien?
de nada. :-) por favor revise peskin y schroeder cap.11.1; cap.20.1, 20.2; si todavía tienes preguntas. PD. g no es el valor esperado de vacío. g es el acoplamiento de Yukawa.
editar: puedo calcular la masa del fermión como un producto de m (valor esperado de vacío) y la constante de acoplamiento de Yukawa g (cuánto interactúa el campo de Higgs con las especies de fermiones) cuando se conoce la constante de acoplamiento de Yukawa.
He mejorado mi última respuesta. Puedo calcular la masa del fermión como un producto de m (valor esperado de vacío) y la constante de acoplamiento de Yukawa g (cuánto interactúa el campo de Higgs con las especies de fermiones) cuando se conoce la constante de acoplamiento de Yukawa . ¿Es ahora mismo?

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