Почему не точные массы элементарных частиц?

В стандартной модели частиц точность расчета массы очень низкая. И вы не можете точно предсказать верхний предел массы частицы Хиггса. Почему не точные массы элементарных частиц?

Ответы (1)

Частично это связано с пожизненными соображениями. Когда у вас есть нестабильная частица, время жизни короткое, и есть неопределенность в ее энергии, которая похожа на обратное время жизни. Отношение обратного времени жизни (в натуральных единицах) к массе покоя называется шириной частицы, потому что это ширина пика амплитуды рассеяния, которую вы видите, когда создаете эту частицу.

Чем шире частица, тем больше статистики нужно для точного определения параметров массы и ширины. Вам нужно выяснить центр распределения восходящего и падающего рассеяния (в идеализированном эксперименте), чтобы определить массу, а это невозможно без большой статистики.

Для электрона, протона и нейтрона у нас есть точные массы. Для нестабильного мюона время жизни достаточно велико, поэтому проблемами ширины можно пренебречь. Для W и Z у нас есть огромная статистика, так что мы хорошо знаем массы этих частиц. Для тау у вас меньше точности.

Вторая проблема с массой заключается в том, что частица почти не взаимодействует. Что касается нейтрино, мы едва ли вообще можем измерить их массу. Неопределенность в массе нейтрино понятна, и ее трудно исправить.

Для кварков есть вторая проблема, заключающаяся в том, что они ограничены. Таким образом, определение их массы определяется свойствами распространения кварков на короткие расстояния, поскольку на больших расстояниях они ограничены. Этот параметр трудно измерить из физики связанных состояний кварков, адронов, нужно экстраполировать его от легких кварков, используя суммы рассеяний многих адронов и математические ухищрения. Для легких кварков существует большая неопределенность в массе из-за этой проблемы удержания. Эта проблема исчезает для более тяжелых кварков, очарования и дна, но для верха вы получаете большую ширину и проблемы со статистикой, снова ограничивающие точность.