¿Por qué la gente dice que el mecanismo de Higgs da masa a los bosones de calibre sin mencionar los fermiones?

Muchas presentaciones del mecanismo de Higgs solo lo explican dando masa al W y Z calibre los bosones, pero no mencione los quarks o los leptones cargados. Por ejemplo:

Pero es igualmente responsable de la generación de los términos de masa de fermiones a través del acoplamiento de Yukawa de los campos de fermiones al campo de Higgs que rompe la simetría anterior, convirtiéndose en un término de masa de fermión más un nuevo acoplamiento de Yukawa al campo de Higgs que rompe la simetría posterior, correcto ? Entonces, por ejemplo, creo que durante la época electrodébil cuando el universo estaba a más de 100 GeV y la simetría electrodébil aún no se había roto, todos los fermiones carecían por completo de masa.

Sé que históricamente, Higgs et al originalmente solo intentaban explicar las masas de los bosones de calibre, no los fermiones. ¿Es el énfasis en la concesión de masa del mecanismo de Higgs a los bosones de calibre solo una reliquia histórica?

1. No estoy seguro de dónde está la pregunta de física aquí, parece ser más sobre idiosincrasias personales en la presentación del mecanismo de Higgs. 2. Hay que tener cuidado cuando se habla de "ruptura previa a la simetría". En la teoría del campo de vacío a temperatura cero (es decir, lo que generalmente se hace cuando se introduce el Higgs), la teoría nunca se rompe, la ruptura simplemente se vuelve insignificante . Necesita la teoría del campo térmico para considerar realmente una fase "rota" e "ininterrumpida".
en.wikipedia.org/wiki/Higgs_mechanism#Consequences_for_fermions ¿Te gusta esto? Tanto los artículos de la wikipedia como los de la erudición mencionan los términos de Yukawa/masas de fermiones. Más allá de eso, puedes tener partículas masivas de espín medio sin el mecanismo de Higgs, pero no puedes tener partículas masivas de espín uno sin el mecanismo de Higgs.
@ACuriousMind 1. Esa es mi pregunta: ¿la presentación es solo una idiosincrasia personal o hay una diferencia fundamental que no entiendo? 2. Lo sé: por "ruptura de presimetría" simplemente quise expresar el Lagrangiano en términos del campo donde se manifiesta la simetría, incluso si esa configuración de campo no es el estado físico fundamental. Mencioné que tenía que ir a temperaturas de ~100 GeV para que la simetría no se rompiera.
@LukePritchett, solo me pregunto si hay alguna razón física importante por la que mencionan las masas de bosones de calibre en la oración de introducción, pero relegan las masas de fermiones a una subsección
@tparker Aquí está mi mejor suposición: si desea una teoría con partículas masivas de espín uno, necesita el mecanismo de Higgs. * Si desea una teoría con partículas masivas de espín medio, no necesita el mecanismo de Higgs. En el SM, ya sabe que sus fermiones tienen números cuánticos de calibre, por lo que necesita SSB para la masa, pero no en modelos generales de fermiones. (* No es exactamente cierto; hay otras formas complicadas de obtener estados masivos de spin-one)
@LukePritchett Acabo de hablar con Mark Srednicki (del libro de texto QFT) y dijo exactamente lo mismo
@tparker ¡Bueno, ese es mi impulso del ego del día!

Respuestas (2)

El problema general que resuelve el mecanismo de Higgs es dar masa a las partículas de espín uno. Resulta que encontrar teorías unitarias relativistas de partículas masivas de espín uno no es trivial. Hay algunas formas conocidas de hacerlo ( este documento tiene una lista bastante buena de fuentes), pero la más antigua y más fácil es probablemente el mecanismo de Higgs.

Por el contrario, no existe una dificultad fundamental con las teorías con partículas masivas de espín-1/2. Es tan fácil como escribir el Lagrangiano de Dirac.

En el caso especial del modelo estándar, sabemos que los fermiones deben acoplarse a un campo de calibre quiral, por lo que el término de masa debe surgir de la ruptura espontánea de la simetría, lo que hace que el mecanismo de Higgs sea la respuesta a dos problemas en lugar de uno. Pero, en general, el mecanismo de Higgs es para dar masa a las partículas de espín uno.

Por supuesto, el SM Higgs da masa tanto a los fermiones como a los bosones de norma. Sin embargo, este último es mucho más fundamental y predictivo que el primero.

El punto es que es suficiente que un escalar se transforme de manera no trivial bajo una simetría de calibre para contribuir a sus masas de bosones de calibre asociados (después de tomar vev). Esta contribución está limitada por el sector de calibre y no tienes mucha libertad. Sin embargo, para contribuir a las masas de los fermiones, es necesario estar en una representación muy específica y los acoplamientos son, a priori, arbitrarios.

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