Si el campo de Higgs da masa a las partículas y el propio bosón de Higgs tiene masa, ¿significa esto que hay algún tipo de autointeracción?
Además, ¿el bosón de Higgs tiene masa en reposo cero y, por lo tanto, se mueve a la velocidad de la luz?
La mayoría de los programas de televisión de divulgación científica y los artículos de las revistas dan una idea completamente equivocada acerca de cómo funciona el mecanismo de Higgs. Tienden a dar la impresión de que hay un solo bosón de Higgs que (a) causa masas de partículas y (b) el LHC lo encontrará alrededor de 125 GeV.
La masa es generada por el campo de Higgs. Consulte el artículo de Wikipedia sobre el mecanismo de Higgs para obtener más detalles. Para (sobre)simplificar, el campo de Higgs tiene cuatro grados de libertad, tres de los cuales interactúan con los bosones W y Z y generan masas. El grado de libertad restante es lo que vemos como el bosón de Higgs de 125Gev.
En cierto sentido, el bosón de Higgs que el LHC está a punto de descubrir es justo lo que queda después de que el campo de Higgs haya hecho su trabajo. El bosón de Higgs obtiene su masa del mecanismo de Higgs al igual que los bosones W y Z: no es el origen de las masas de las partículas.
El bosón de Higgs no tiene masa en reposo cero.
Una nota al pie rápida:
El blog de Matt Strassler tiene un excelente artículo sobre esto. La masa de Higgs se puede escribir como una interacción con el campo de Higgs como, por ejemplo, el bosón W. Sin embargo, Matt Strassler señala que esto es una coincidencia más que algo fundamental y, a diferencia de W y Z, el bosón de Higgs podría tener una masa distinta de cero incluso si el campo de Higgs fuera cero en todas partes.
¿Significa esto que hay algún tipo de auto-interacción?
Sí, el campo de Higgs interactúa consigo mismo y, en la medida en que lo entiendo, es esta interacción con uno mismo y, en particular, su forma, lo que permite que el campo de Higgs se "condense" dando a los estados de energía más bajos del campo un no -Valor esperado cero. Pero los campos de Higgs tienen carga electrodébil.
Entonces, esencialmente, el espacio, cuando el campo de Higgs está en un estado fundamental, es un superconductor electrodébil que "rompe" ("oculta", "protege") la simetría electrodébil hasta la simetría electromagnética observada.
Además de las interacciones del campo de calibre electrodébil con el campo de Higgs, los campos de fermiones (materia) también se acoplan a los campos de Higgs a través de una llamada interacción de Yukawa que es, en el modelo estándar, el origen de la masa de la materia.
Se puede pensar en el campo de Higgs como un campo gigante de energía, siendo los bosones de Higgs excitaciones en ese campo.
Este campo interactúa con las partículas para darles masa, y esto es similar a cómo se 'crea' el bosón de Higgs. Cuando una partícula causa muchas fluctuaciones en el campo de Higgs, se puede pensar que está "interactuando" con ella. Esto no es diferente a las fluctuaciones en el campo responsable de la existencia del bosón de Higgs.
Entonces, sí, el campo de Higgs puede considerarse 'autointeractivo'
Anubhav Goel