Почему электромагнитная и слабая связи не совпадают в электрослабой шкале?

Question

Почему электромагнитная и слабая связи не совпадают в электрослабой шкале?

Физика
электрослабый
стандартная модель
квантовая теория поля
нестандартная модель

Джек

Изменение силы связи обычно визуализируется в логарифмическом масштабе, как здесь.

ходовая муфта

Что меня удивляет, так это то, что слабая и сила электромагнитной связи не совпадают до шкалы ТВО. Почему это так?

Общим аргументом в теориях Великого объединения является то, что все элементарные силы встречаются на некотором уровне энергии. Выше этого порога у нас есть только одно взаимодействие, описываемое калибровочной группой $G$ и соответственно только одна сила связи. Симметрия спонтанно нарушается до калибровочной группы стандартной модели. $G \rightarrow SU(3) \times SU(2) \times U(1)$ при более низких энергиях сила связи разделяется, и новые калибровочные бозоны и, возможно, экзотические фермионы получают массу, сравнимую с масштабом ТВО (это называется гипотезой выживания).

Теперь это спекулятивно за рамками стандартной модели, но в стандартной модели происходит что-то очень похожее. Группа датчиков стандартной модели $SU(3) \times SU(2) \times U(1)$ ломается при энергиях ниже электрослабой шкалы.

С U (3) \times С U (2) \times U (1) \to С U (3) \times U (1)

$SU(3) \times SU(2) \times U(1) \rightarrow SU(3) \times U(1)$

В большинстве книг и статей говорится об едином электрослабом взаимодействии . Не должно ли это означать, что силы электромагнитной и слабой связи объединяются?

И бонус: разве все фермионы и бозоны не должны получить массу, сравнимую со шкалой электрослабости? Даже без нейтрино разница масс между легчайшим (электроном) $\approx 0,5 \cdot 10^{-3}$ ГэВ и самый тяжелый (вверху) $\approx 170$ ГэВ составляет шесть порядков.

Джон Ренни

возможный дубликат константы связи в электрослабой теории

Джон Ренни

Привет Джейкоб. вопрос, который я связал, может не показаться очевидным дубликатом, но ответ Нойнека точно объясняет, что происходит. Даже выше электрослабого перехода сила EW описывается двумя отдельными константами связи, и это две линии, нарисованные на графике, который вы цитируете. Просто выше перехода две константы уже не являются электромагнитной константой и константой слабой связи.

Ответы (1)

Почему электромагнитная и слабая связи не совпадают в электрослабой шкале?

возможный дубликат константы связи в электрослабой теории
Привет Джейкоб. вопрос, который я связал, может не показаться очевидным дубликатом, но ответ Нойнека точно объясняет, что происходит. Даже выше электрослабого перехода сила EW описывается двумя отдельными константами связи, и это две линии, нарисованные на графике, который вы цитируете. Просто выше перехода две константы уже не являются электромагнитной константой и константой слабой связи.

Романовский · Answer 1

Ответ на главный вопрос:

Общеизвестно, что терминология единого электрослабого взаимодействия является своего рода злоупотреблением терминологией. Этот термин означает, что обе квантовые теории поля, гиперзаряд ( $U(1)_Y$ ) и слабый ( $SU(2)_L$ ), объединены в общую структуру, которая предсказывает низкоэнергетический электромагнетизм ( $U(1)_{em}$ ) по механизму Хиггса

U (1)_{Д} \times С U (2)_{л} \to U (1)_{е м}

$U(1)_Y \times SU(2)_L \to U(1)_{em}$ Это не относится к сценарию объединения, как в установке Великой объединенной теории (GUT), оно предназначено для обозначения объединения в том смысле, что слабые распады и электромагнетизм понимаются как остатки теории более высоких энергий, Стандартная модель.

По сравнению с ТВО терминология может применяться, если вы считаете, что обычные настройки ТВО предсказывают объединение в калибровочную группу, состоящую только из одной (полу) простой группы Ли, например $SU(5)$ , $SO(10)$ будучи 2 из самых популярных. В этом смысле муфты действительно унифицируют . Электрослабое объединение можно рассматривать как объединение в группу с 2 (полу) простыми факторами группы Ли, $SU(2)$ и $U(1)$ . Именно такое представление об этом люди называют объединением . Заметим, что в последнем случае каждый фактор может иметь свою связь, поэтому связи не равны, т. е. не объединяются.

Ответ на бонусный вопрос:

То, что вы задали, является большим открытым вопросом. Фермионные массы происходят от лагранжевых членов, называемых связями Юкавы, например, для электрона.

у ЧАС л е + hc

$y H L e+\mbox{h.c.}$ например, и массы тогда

м \sim в у

$m \sim v y$ где

v

$v$ - вакуумное математическое ожидание поля Хиггса,

H

$H$ , и

y

$y$ являются связи Юкавы, не указанные в Стандартной модели, и следует ожидать, что они будут порядка 1. Но это происходит только с топ-кварком, в то время как у всех остальных фермионов намного меньше (в некоторых случаях на много порядков меньше) чем 1. Почему это так, это все еще открытый вопрос в физике.

Большое спасибо! Это был лучший ответ, который я читал здесь за последнее время

Почему электромагнитная и слабая связи не совпадают в электрослабой шкале?

Джек

Джон Ренни

Джон Ренни

Ответы (1)

Романовский

Джек

Эффективные теории и операторы размерности шесть

Если поиски бозона Хиггса на БАК не увенчаются успехом, то какие последствия для теории электрослабого взаимодействия это может иметь?

Является ли открытие бозона Хиггса равносильным открытию механизма Хиггса?

Синглетные нейтрино распадаются на бозоны Хиггса во время лептогенеза.

Каковы были бы следствия в Стандартной модели, если бы мы экспериментально подтвердили, что заряд электрона имеет собственный электрический дипольный момент?

Верны ли обе формулы Гелл-Манна Нисидзимы по одной и той же причине?

Расчет константы слабой связи

Масштабная инвариантность в КТП?

Почему для слабых взаимодействий нет тета-угла (топологический термин)?

Хиральные аномалии