Si es imposible crear materia, ¿cómo puede un campo de bosones de Higgs dar masa a los objetos?

La conservación de la masa dice que la materia no se crea ni se destruye.

A partir de esta respuesta (a continuación) de Luboš Motl Conservación de la energía , y también, por ejemplo, de la idea de que la energía oscura produce una expansión del universo, parecería que la conservación de la masa/energía no se cumple, al menos en el forma en que lo vemos en la mecánica clásica. Obviamente, la materia se creó en algún momento después del Gran Evento, o no estaríamos aquí ahora.

Para diferentes mezclas de materia que obedecen a diferentes ecuaciones de estado (en términos generales, con diferentes relaciones de presión y densidad de energía), se verá que la energía total aumenta, disminuye o permanece constante. Generalmente, la energía total del Universo tenderá a aumentar a medida que el Universo se expande si el Universo está lleno de materia de presión cada vez más negativa; la energía total disminuirá si se llena con materia de presión positiva creciente.

Tu próximo punto:

Si no había partículas con masa en el universo antes de que un campo de bosones de Higgs barriera el universo, entonces qué había allí.

Si tomamos el artículo de Big Bang Beginnings como una referencia para la evolución del universo, justo después del big bang, inicialmente pudo haber pura radiación, que luego, cuando la temperatura bajó, se convirtió en una mezcla de radiación y partículas. No sabemos exactamente lo que sucedió o existió antes del 10$^{-12}$ segundo.

Fuente de la imagen: Línea de tiempo del Universo

Quark Época, desde 10$^{-12}$ segundos a 10$^{–6}$ segundos: Quarks, electrones y neutrinos se forman en grandes cantidades a medida que el universo se enfría por debajo de los 10 cuatrillones de grados, y las cuatro fuerzas fundamentales asumen sus formas actuales. Los quarks y los antiquarks se aniquilan entre sí al entrar en contacto, pero, en un proceso conocido como bariogénesis, sobrevive un excedente de quarks (alrededor de uno por cada mil millones de pares), que finalmente se combinarán para formar materia.

No creo que nadie sepa qué tan cerca en el tiempo (o quizás simultáneamente) ocurrió la creación del Campo de Higgs con respecto a la aparición de las 4 fuerzas separadas.

Época de hadrones, de 10$^{–6}$ segundos a 1 segundo: La temperatura del universo se enfría a alrededor de un billón de grados, lo suficientemente fría como para permitir que los quarks se combinen para formar hadrones (como protones y neutrones). Los electrones que chocan con los protones en las condiciones extremas de la Época de Hadrones se fusionan para formar neutrones y emiten neutrinos sin masa, que continúan viajando libremente por el espacio hoy en día, a la velocidad de la luz o cerca de ella. Algunos neutrones y neutrinos se recombinan en nuevos pares protón-electrón.

Época de leptones, de 1 segundo a 3 minutos: después de que la mayoría (pero no todos) de los hadrones y antihadrones se aniquilan entre sí al final de la época de hadrones, los leptones (como los electrones) y los antileptones (como los positrones) dominan la masa de el universo. A medida que los electrones y los positrones chocan y se aniquilan entre sí, se libera energía en forma de fotones, y los fotones que chocan crean a su vez más pares de electrones y positrones.

Nucleosíntesis, de 3 minutos a 20 minutos: La temperatura del universo cae hasta el punto (alrededor de mil millones de grados) donde los núcleos atómicos pueden comenzar a formarse cuando los protones y los neutrones se combinan a través de la fusión nuclear para formar los núcleos de los elementos simples de hidrógeno, helio. y litio. Después de unos 20 minutos, la temperatura y la densidad del universo han descendido hasta el punto en que la fusión nuclear no puede continuar.

Tu siguiente pregunta:

Digamos que el Big Bang fue en realidad cuando un campo de bosones de Higgs barrió el pequeño universo y creó partículas que tienen masa. Existe un universo en otro lugar y nunca tuvieron un campo de bosones de Higgs para dar masa a sus partículas. ¿Es ese universo solo un lío de gluones y fotones?

Sí, sin una simetría que rompa el campo de Higgs, todas las partículas posibles, además de los portadores de fuerza que mencionas anteriormente, no habrían tenido masa.

Me disculpo, pero siento que el resto de sus preguntas en su publicación requieren una respuesta por separado.

Conservación de la masa

Incorrecto, no hay conservación de la masa. Hay conservación de la energía. En energías no relativistas, el mundo clásico, la masa parece conservarse porque los efectos relativistas de cualquier movimiento son minúsculos.

dice que la materia no se puede crear ni destruir, entonces, ¿cómo un campo de bosones de Higgs da masa a las partículas? Si no había partículas con masa en el universo antes de que un campo de bosones de Higgs barriera el universo, ¿qué había allí?

Los campos de Higgs pertenecen al régimen relativista de cálculos. . Como muestra la respuesta de CountTo10 en el modelo aceptado del universo, había energía y momento y partículas sin masa, hasta que la expansión alcanzó la energía de ruptura de simetría donde el campo de Higgs dio masas a las partículas elementales que interactúan débilmente, incluido el propio bosón de Higgs. alrededor de 10^-10 segundos.

Si los únicos dos objetos sin masa son gluones y fotones, ¿una combinación de los dos de alguna manera crea campos de bosones de Higgs?

El modelo estándar de física de partículas se llama estándar por una razón: no se puede romper a la carta. Tiene predicciones específicas y propone interacciones específicas para partículas, y dado que ha sido validado una y otra vez, se llama estándar .

No hay "creación de campos" en este modelo. Se supone que existen campos y luego las matemáticas desarrollan predicciones que han sido probadas una y otra vez.

¿Qué pasa con la materia oscura y la energía oscura, podrían estar involucradas? ¿O simplemente no sabemos la respuesta a esto? ¿Se está creando alguna materia o simplemente se está transformando?

La materia oscura y la energía oscura son un tema de investigación actual. La materia oscura puede ser consecuencia de los campos del modelo estándar o puede que no. Puede haber partículas llamadas Wimps creando materia oscura, pero existen otros modelos que intentan explicar la materia oscura.

Se invoca la energía oscura para explicar la expansión acelerada del universo, y ese es el escenario al que ha llegado el modelado matemático del universo. Actualmente, los modelos de partículas no tienen conexión con la energía oscura, ya que las masas involucradas en la física de partículas son minúsculas y la interacción gravitatoria es insignificante a nivel de partículas. La pregunta debe dirigirse a un modelo estándar cuantificado unificado cuando se encuentra Un modelo que unifica la gravedad a las otras tres fuerzas. Se está investigando.

¿Se está creando alguna materia o simplemente se está transformando?

El modelo BB actual del universo asume que después del estado de inflación, la energía y el impulso del universo actual siguen la conservación de la energía y el impulso, por lo que la energía se transforma en masa y viceversa, no se crea. Sin embargo, la necesidad de energía oscura indica que la energía está entrando en el sistema en forma de separación de cúmulos masivos. Esto no conduce directamente al microcosmos de partículas donde las masas se crean y destruyen, pero sí, la materia puede ser creada por la afluencia de energía oscura.

Nuevamente, la materia oscura y la energía oscura son un tema de investigación actual: observacional, experimental y teórico.