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

La pregunta originalmente se refería a electrostrong, pero en realidad quería preguntar sobre electroweak. Editado para corregir, pero esta es la razón por la que hay una respuesta que hace referencia a ES, no a EW, es mi error.

En términos generales, como hace la pregunta.

El LHC de 7~8 TeV fue adecuado para verificar el campo escalar de Highs. Extrapolando, uno podría necesitar equipo tal vez un orden de magnitud mayor que alguna partícula o fenómeno, para explorar, detectar y verificar con confianza los fenómenos con facilidad. Pero tal vez no: energías mucho más bajas en otros aceleradores pudieron hacer incursiones en el Higgs y pueden haberlo demostrado con el tiempo, aunque fueron más lentos para acumular datos estadísticamente convincentes.

Existe una situación similar para la unificación débil electro fuerte como la que existió con los máximos en las décadas de 1990 y 2000: creemos firmemente que sucede en alguna energía, los modelos sugieren fuertemente cómo sucede y qué observables podrían existir (a diferencia de GUT, que es mucho menos claro ), y una idea de los rangos de energía que podría implicar.

(Los experimentos naturales también pueden incluir partículas de ultra alta energía, aunque no está claro si producirán observables útiles o si alcanzarán estas energías con la frecuencia suficiente para ser útiles).

Pero, ¿qué tan accesibles/realistas son las energías necesarias para explorar la unificación débil electro fuerte ? ¿Qué es probable que esté involucrado si quisiéramos observar o verificar experimentalmente el fenómeno, incluso si se trata de energías inferiores a las ideales?

Además, dado que el comportamiento mismo de los campos cuánticos cambia como resultado del fenómeno, esto podría ser útil (observables muy distintivos) o inútil (por primera vez en la experiencia humana, los fundamentos que mantienen unidos a los átomos y las partículas subatómicas y controlan su comportamiento). ya no existen en las mismas formas). ¿Cuáles son las implicaciones de esto, para tales experimentos, y qué podemos esperar observar?

(Supongo que podría haber una amplia gama de observables, como con el Higgs:

  • Algunos serán observables a menor energía, pero al menos sugieren que ocurrió,
  • Algunos serán observables "dorados" que muestran claramente el cambio ocurrido,
  • Otros necesitarán múltiples observaciones sostenidas (o raras), o energías más altas, para proporcionar hallazgos estadísticamente sólidos.

Estoy interesado en los 3 de estos, en la respuesta, pero los primeros 2 son importantes ya que al menos permitirían una verificación mínima y captura de datos).

Respuestas (1)

Los cálculos se han hecho para el modelo Big Bang :

cama y desayuno

Se puede ver que la unificación electrodébil ocurre en el orden de energías promedio de 100 GeV de las partículas en el universo en un momento de 10 − 10 s mi C o norte d s , mientras que la unificación de lo electrodébil con lo fuerte ocurre en 10 14 GeV, en ~ 10 − 32 s mi C o norte d s .

Tales energías no pueden generarse en un acelerador. Estudios de rayos cósmicos, posiblemente, pero no hay control de las energías de entrada, se necesitará mucho ingenio para probar cualquier modelo específico.

Edición tras edición de la pregunta, que quiere fenomenología para ruptura electrodébil en el laboratorio.

Como dije, esto se ha estudiado con fines cosmológicos donde las energías de interacción promedio superan el umbral, en electrodébil por encima de 100GeV.

Hay experimentos que estudian el plasma de gluones de quarks en el LHC, pero ninguno de ellos discute una fenomenología de masas de quarks restauradas a cero, hasta donde puedo ver, y en algunos modelos usan masas para los quarks, por ejemplo aquí .

Esto se puede explicar por el diagrama de fase:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Donde se puede observar que no necesariamente ocurre la formación de un plasma de quarks y gluones para energías por encima de la ruptura de simetría electrodébil de 100 GeV.

De lo que he recopilado escaneando este informe amarillo para futuras predicciones para el colisionador FCC proyectado, la densidad de energía será el doble que la de las colisiones de iones LHC, 35 a 40 GRAMO mi V / F metro 3 , en el momento de 1 F metro / C (su figura 2 a la derecha) que está muy por debajo de la escala en la figura del Big Bang de arriba, por lo que los futuros colisionadores darán acceso al plasma, pero aún no en la escala de ruptura electrodébil. Esto explica por qué las búsquedas no aportan ninguna referencia de fenomenología de ruptura electrodébil en plasma.

Por lo tanto, tendrá que ser el futuro ingenio en la colisión (mucho más allá de mi "fecha antes de" :)) lo que puede traer una verificación experimental.

Joder, me acabo de dar cuenta. ¡Interacción incorrecta! Quería preguntar sobre electrodébil, no electrofuerte, sé que no tenemos alcance para alcanzar las energías GUT. Pregunta editada, y gracias, pero el error fue mío. Es posible que necesite una segunda respuesta para la pregunta que en realidad * quise * hacer, ¡si su paciencia llega tan lejos! Básicamente curioso cuán cerca/lejos podríamos estar de la capacidad de observar directamente la unificación EM + W y los fenómenos relacionados "en el laboratorio", suponiendo que aún no lo hayamos hecho.
@Stilez acaba de ver esto. En realidad, he estado tratando de encontrar si en los estudios en el LHC de colisiones de iones de iones donde se pueden alcanzar las energías de la ruptura de simetría correspondiente (probabilísticamente) si los modelos fenomenológicos toman en cuenta eso, pero no he encontrado ninguna respuesta por parte de personas que trabajan en el experimento Alpha, por ejemplo.
¿Qué energías y tipos de aceleradores se necesitarían para explorar la unificación electrodébil y, si es posible, cuáles serían los posibles observables?
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