¿Por qué el vacío electrodébil tiene que ser neutro en carga y color?

Explicación para el aspecto de electromagnetismo:

Si el vacío tuviera carga debajo de algún generador, eso significaría que el generador no aniquilaría el vacío. Eso significaría que incluso si dicho generador corresponde a una simetría de la teoría, el vacío, sin embargo, no es simétrico bajo esa operación. Entonces, el bosón de calibre correspondiente a este generador se volvería masivo a través del mecanismo de Higgs, y la fuerza sería de corto alcance, lo que claramente está en desacuerdo con lo que observamos para EM.

Bueno, la Lógica se invierte en comparación con la que está usando implícitamente. Es la dirección del Higgs'vev la que define lo que llamamos carga eléctrica. En la práctica, SU(2)xU(1) se descompone en un cierto U(1) que siempre podemos elegir para apuntar en una cierta dirección y, en consecuencia, asignar las cargas eléctricas después. Dado que el Higgs no puede llevar color, tampoco lo romperá.

La pregunta realmente difícil en este punto sería por qué la ruptura espontánea de la SU(2) quiral en QCD está alineada con la vev de Higgs y no rompe la carga eléctrica (o el color) como se definió previamente por la vev de Higgs.

Bueno, en cuanto a la segunda parte de la primera pregunta, "y QCD color neutro", si el estado de vacío de cualquier campo del Modelo Estándar tuviera una carga de color, seguramente estaría en oposición a la propiedad de confinamiento de QCD que observamos.

Es decir, nunca vemos carga de color en un experimento, solo vemos estados de campo de singlete de color (blanco).

No estoy seguro de cuántos detalles está buscando aquí, potencialmente se podría escribir mucho sobre el confinamiento. Le sugiero que lo busque, tal vez comenzando aquí , dependiendo de su nivel de matemáticas, podría leer (en orden creciente de dificultad) Martin & Shaw, Griffiths o Peskin & Schroeder, quienes tienen libros muy conocidos sobre física de partículas y/o QFT.

Si me da una mejor idea de cuán detallada es la respuesta que desea, puedo agregar (o restar) más detalles.

En cuanto a la primera parte de su primera pregunta, "carga electrodébil", me hicieron creer que, de hecho, tiene hipercarga débil. Es decir, el campo escalar de Higgs$\phi$es un doblete SU(2) de valor complejo, con una hipercarga que no desaparece.

Creo que estás equivocado aquí.

La consecuencia si el vacío (es decir, el VEV del campo escalar) no fue$SU(2)_L\times U(1)_Y$cargado es que no romperá esta simetría y también la consecuencia si el vacío fuera$SU(3)$acusado es que romperá esta simetría que se cree que es una simetría exacta en el modelo estándar (SM).

Más precisamente, para su primera pregunta, verifique mi respuesta a la pregunta: mecanismo de Higgs y campos neutrales . La pregunta es casi la misma, al igual que la respuesta. Le mostrará por qué si el campo escalar no está cargado, no puede obtener una masa para sus campos de calibre.

Para su segunda pregunta, ¿por qué, si el vacío fue$SU(3)$cargado, romperá esta simetría? Es porque el vacío no será invariante bajo un general$SU(3)$transformación cuando este vacío será VEVEd. Algunos generadores (del Lie Algebra$\mathfrak{su}(3)$para ser más precisos) aniquilará el vacío, estos son los generadores intactos, pero también tendrás generadores rotos y esos son los responsables de la ruptura de$SU(3)$. Finalmente, si el vacío no es$SU(3)$cargado entonces es un singlete debajo de un$SU(3)$transformación. Si es un singlete, significa que el vacío es invariable bajo$SU(3)$¡y por lo tanto no hay generadores rotos ni simetría rota!

Espero que esto responda a su pregunta !