Насколько я понимаю, ничто в Стандартной модели не предсказывает значения массы фундаментальных частиц, так что я думаю, это означает, что в настоящее время мы не знаем, как заставить модели взаимодействия Хиггса теоретически предсказывать массы. Мой вопрос больше касается предстоящих экспериментов, когда БАК вернется в строй. По мере того как будет поступать больше данных о деталях механизма, может ли более точная картина бозона Хиггса (а вместе с ним и детали процесса приобретения массы) дать эмпирические модели, определяющие, какую массу приобретает частица? Или причины, по которым Стандартная модель не предсказывает массы, слишком глубоки, чтобы их можно было решить простыми расширениями теории?
Модель — пока совместимая со всем, что вы знаете, — это не просто эмпирическая модель, и она не будет найдена в 2015 году. Модель; это наиболее полный реалистический пример квантовой теории поля (или, используя более конкретную классификацию, калибровочной теории с полями материи). До сих пор БАК соглашался со всеми предсказаниями Стандартной модели.
Известные симметрии и т. д. настолько ограничительны, что модель с минимальным спектром — частицы, которые уже наблюдались — полна до 20 свободных параметров или около того. И мы знаем значения всех этих параметров с довольно хорошей степенью точности. За исключением одного параметра, фактически массы Хиггса, мы знали все эти значения параметров в течение десятилетий.
Оба Хиггса (насколько далеко поле Хиггса в каждой точке пространства от «центрального значения», для которого массы были бы равны нулю), а сама масса Хиггса может быть вычислена из коэффициентов четвертой степени ( ) и квадратичный ( ) членов потенциальной энергии Хиггса. W-масса и Z-масса рассчитываются на основе скорости Хиггса и калибровочных взаимодействий (которые также могут быть независимо измерены по скорости слабых взаимодействий и т. д.), по существу, по формуле .
А массы фермионов рассчитываются как произведение теории Хиггса и соответствующая муфта Юкавы (насколько Хиггс взаимодействует с данным видом фермионов). Манометрические муфты, муфты Yukawa и (самовзаимодействие Хиггса четвертого порядка) — безразмерные (без единиц измерения) параметры Стандартной модели, подлежащие измерению; они определяют массы частиц. Нужна более глубокая теория, чтобы вычислить их из первых принципов (теория струн, чтобы вычислить их все). Масса Хиггса, или скорость Хиггса, или квадратичный коэффициент Хиггса — единственный размерный параметр Стандартной модели (в единицах массы), который определяет естественный масштаб для всех масс частиц в Стандартной модели. (Загадка, почему этот масштаб массы намного ниже, чем масштаб Планка, естественный масштаб квантовой гравитации, известна как проблема иерархии.)
Не будет никакой «новой или лучшей» модели, найденной БАК, если спектр частиц останется таким, какой он есть. БАК не найдет новых значений параметров в Стандартной модели; мы уже знаем их всех. В лучшем случае точность немного улучшится. Если LHC обнаружит новую физику в 2015 году (или в данных 2012 года, которые еще не были обработаны), нам придется переключиться на более полную модель, которая также описывает физику за пределами стандартной модели.
Но чтобы объяснить значения параметров из более глубоких принципов, нужны теоретические, а не экспериментальные достижения — достижения в теоретической физике очень высоких энергий вблизи фундаментального масштаба. Теории великого объединения могут выполнять часть работы, но только теория струн способна объяснить и рассчитать все значения параметров.