Действительно ли поле Хиггса объясняет массу или просто переформулирует ее? Что насчет заряда?

1. Очевидная разница между двумя упомянутыми вами способами мышления заключается в том, что в случае механизма Хиггса существует наблюдаемое возбуждение частицами связанного с ним поля, которое было обнаружено недавно. Кроме того, следует отметить, что механизм Хиггса касается только генерации массы некоторых элементарных частиц. Масса составных частиц типа адронов во многом обусловлена ​​сильными взаимодействиями, не связанными с бозоном бозона Хиггса.
2. Идея полей, охватывающих Вселенную, не уникальна для поля Хиггса. Это принцип, лежащий в основе квантовой теории поля, которая описывает все частицы стандартной модели. Я предлагаю вам получить некоторые глубокие знания по этому вопросу из книг Зи или Средненицкого.
3. Причина того, что масса создается полем Хиггса, можно проследить до спонтанного нарушения симметрии. Нет такой симметрии, которая могла бы объяснить генерацию заряда подобным образом.

Здесь я отвечу только на ваш первый вопрос.

Начнем с примечания: я думаю, что идея о том, что масса является фундаментальным свойством частицы, была шаткой с тех пор, как Эйнштейн показал эквивалентность массы и энергии. Я с трудом могу себе представить, что людям понадобилось очень много времени, чтобы прийти к выводу, что масса не может быть фундаментальным свойством частиц. Сегодня мы знаем, как возникает эта массовая энергия: в основном так же, как электрический заряд приобретает энергию в электрическом поле. Одно отличие состоит в том, что у нас нет контроля над полем ВЭХ, в то время как у нас есть некоторый контроль над электромагнитными полями.

Таким образом, изменение, которое произошло с открытием бозона BEH, заключается в том, что мы спустились вниз по ветви дерева фундаментальности.$^1$. Это похоже на жизнь во Вселенной, где всегда присутствует довольно сильное постоянное электрическое поле, и вы знаете из опыта, что некоторые частицы труднее сдвинуть в одном направлении, чем в другом.$^2$Таким образом, вы приписываете фундаментальное свойство всем частицам, которое может быть чем-то вроде направленной массы. Однако вы понятия не имеете, почему это свойство существует. И тогда вы обнаружите вездесущее электрическое поле: вы обнаружите, что ваша направленная масса является просто следствием того, что частицы связаны с этим полем с некоторой силой.

В этой гипотетической вселенной поле BEH может не присутствовать постоянно с ненулевым значением вакуумного ожидания. Скажем, однако, что это может быть каким-то образом непосредственно индуцировано. Тогда гипотетические наблюдатели в этой гипотетической вселенной прямо обнаружат связь поля БЭХ и прирост энергии частиц, связанный с движением через нее. Они могли сразу связать силу связи с частицами.

В нашей Вселенной связь с электромагнитным полем намного четче, и мы можем напрямую наблюдать силу связи различных частиц. В отличие от гипотетической вселенной, связь с полем БЭХ в нашей менее очевидна. Итак, теперь мы находимся на той же высоте в Древе Фундаментальности для массовой энергии, что и для, например, электромагнитной энергии: уровень констант связи. Они столь же загадочны для поля BEH, как и для поля EM, в том смысле, что мы не знаем, почему они имеют те значения, которые имеют.

$^1$Я думаю, что Древо Фундаментальности выглядит примерно так .

$^2$Конечно, это совершенно чуждая нам вселенная, поскольку заряженные частицы будут постоянно ускоряться, но это не имеет значения. Оставим также без рассмотрения, могла ли жизнь существовать в этой вселенной... И могла ли вообще существовать сама Вселенная.

Это не полный ответ на ваш вопрос, просто два комментария по двум конкретным вопросам, которые возникли слишком долго для комментария:

1. WRT для Хиггса, имеющего пространственно изменяющийся фон из-за неоднородностей во Вселенной: важно иметь в виду, что поле Хиггса ОЧЕНЬ МАССИВНО, когда оно имеет ненулевую VEV (как это происходит во Вселенной сегодня). Таким образом, несмотря на то, что, например, планета в принципе может создать пространственно изменяющийся фон поля Хиггса [который вы можете вычислить классическим способом с хорошим приближением], диапазон «силы Хиггса» составляет что-то вроде 10^{-17} м, так фон$H(r) \sim e^{-mr}/r$действительно обрезается на очень коротком расстоянии, оставляя поле Хиггса практически постоянным.

2. WRT энергия вакуума бозона Хиггса: Действительно! Хиггс, в принципе, может внести свой вклад в энергию вакуума и изменить космологическую постоянную, это один из аспектов проблемы космологической постоянной! Действительно, одна из первоначальных проблем, с которыми сталкивались такие люди, как Андерсон, с механизмом Хиггса, заключалась в том, что он давал бы слишком большой классический вклад в космологическую постоянную, чтобы согласовываться с наблюдениями. Точка зрения Вайнберга (в его классической статье о проблеме космологической постоянной) состоит в том, что сегодня мы можем думать о вакуумной энергии поля Хиггса как о равной 0 (т.е.:$V(H)=0$когда$H=\langle H\rangle$, где$\langle H\rangle$сегодня ветеринар Хиггса). Это означает, что в прошлом существовала большая космологическая постоянная, когда$H=0$! Однако в прошлом также была более высокая плотность энергии в веществе и в излучении, и вклад этих двух частей затмевает экстраклассический вклад в космологическую постоянную от поля Хиггса.