Почему спин бозона Хиггса равен 0?

Почему спин бозона Хиггса равен 0? Подробные ответы в форме уравнения были бы замечательными, но, если возможно, также было бы полезно некоторое объяснение исходной логики, стоящей за этой особенностью механизма Хиггса (например, «придавать частицам массу без изменения их спиновых состояний»).

Это не обязательно должен быть спин-0, насколько мне известно, но простейшее предсказание, «стандартная модель Хиггса», просто так получилось. Вы просите объяснить, почему СМ Хиггс имеет нулевое вращение, или вы думали о более общих требованиях, которые означали бы, что любой бозон Хиггса должен был бы быть бесспиновым?
Мое намерение было вторым: были ли в действии другие движущие силы, кроме простоты и бритвы Оккама, когда впервые постулировалось, что Хиггс имеет нулевое вращение? Поскольку не существует известных примеров точечных бозонов со спином 0, это, казалось бы, тривиальное предположение на самом деле немного выходит за границы известной физики. Я задавался вопросом, могла ли эта точка зрения побудить какое-либо раннее исследование более сложных опций Хиггса. Например, пионоподобные композиции из двух бозонов со спином 1 приходят на ум как следующий простейший вариант, если избегать нулевого спина. Хм. Может быть, мне просто нужно сделать хороший поиск литературы по моему собственному вопросу?...
Я думаю, что это вышло из расчета, но я не помню деталей - мне нужно было бы кое-что посмотреть, чтобы решить эту проблему. Что касается моделей Хиггса, помимо СМ Хиггса, этим должен заняться кто-то другой.
Дэвид, спасибо. Надеемся, что недавние опасения LHC повторно активировали несколько «других вариантов?» линии мышления Хиггса, так что это может облегчить просмотр моей литературы.

Ответы (3)

Бозон Хиггса — это, по определению, возбуждение поля за механизмом Хиггса. Механизм Хиггса представляет собой спонтанное нарушение симметрии. Спонтанное нарушение симметрии означает, что законы физики или действие С , симметрична относительно некоторой симметрии грамм , т.е.

дельта грамм С знак равно 0
однако вакуумное состояние квантовой теории поля не является симметричным относительно генераторов этой симметрии,
грамм я | 0 ⟩ ≠ 0
Если мы хотим удовлетворить этим условиям на уровне классической теории поля, должно существовать поле ф таким образом, что математическое ожидание вакуума
⟨ ф ⟩ ≡ ⟨ 0 | ф ( Икс ) | 0 ⟩
не симметричен относительно грамм ,
дельта грамм ⟨ ф ⟩ ≠ 0
Однако, если поле ф с ненулевым vev имеет ненулевой спин, значение вакуумного среднего также не будет симметричным при симметрии Лоренца, потому что определенные компоненты вектора или тензора будут ненулевыми, и каждый ненулевой вектор или тензор, за исключением функций грамм мю ν а также ϵ λ мю ν κ , нарушает симметрию Лоренца.

Поскольку нужно нарушить только (глобальную часть) калибровочную симметрию, но не симметрию Лоренца, поле с ненулевым vev должно быть лоренц-инвариантным, т. е. синглетным, т. е. нулевым спином. Дж знак равно 0 поле, но оно должно преобразовываться в нетривиальное представление группы, которое следует разбить, например С U ( 2 ) × U ( 1 ) . Стандартная модель Хиггса представляет собой дублет под этим С U ( 2 ) с некоторым зарядом под U ( 1 ) так что vev по-прежнему инвариантен под другой "диагональю" U ( 1 ) , электромагнитный. Компонента Хиггса, имеющая vev, электрически нейтральна, поэтому электромагнитная группа остается целой, фотоны безмассовыми, а электромагнетизм является силой дальнего действия.

Помимо механизма Хиггса, существуют другие, менее хорошо зарекомендовавшие себя предполагаемые механизмы, как нарушить электрослабую симметрию и сделать W-бозоны и Z-бозоны массивными. Они известны под названиями «техниколор», «составность Хиггса» и так далее. Открытие де-факто бозона Хиггса с энергией 125 ГэВ на БАК более или менее навсегда исключило эти теории. Бозон Хиггса кажется сравнительно легким по сравнению с W- и Z-бозонами и слабо связанным, что близко к предсказаниям Стандартной модели, и описанный выше механизм Хиггса должен быть правильным низкоэнергетическим описанием (вплоть до энергий, значительно превышающих электрослабую шкалу). .

Просто выделить один простой, но важный аргумент.

Если Хиггс отвечает за придание массе частиц, то это должна быть скалярная частица (со спином 0), потому что масса частицы не зависит от системы отсчета, как и значения поля ψ частицы со спином 0 не зависят от системы отсчета.

Сравните это, например, с заряженными частицами в состоянии покоя, которые приобретают потенциальную энергию в статическом электромагнитном потенциальном поле. А о (что везде одинаково). Пока вы остаетесь в системе покоя, кажется, что частицы приобрели дополнительную массу. д А о . Однако, как только вы переходите к другой системе отсчета, иллюзия лишней массы разрушается. Причина, по которой он ломается, заключается в том, что А мю является полем со спином 1, которое поэтому преобразуется подобно вектору, идущему из одной системы отсчета в другую.

Ганс.

@LubošMotl, Ганс, спасибо вам обоим. Это оба превосходные объяснения, очень похожие на те, на которые я надеялся. Я попытаюсь принять ваши ответы обоих, сначала Любоша за уровень детализации, позволяющий глубже изучить, а затем Ганса за его ловкое выделение очень важного момента. Если я могу сделать только одно, Ганс, мое намерение было там, даже если программа отказывалась сотрудничать. [И я вижу, что я действительно новичок: Stack Exchange еще не позволил мне принять ни один ответ...!]

Потому что Бозоны Борова связаны только с любой массой частицы. Не с угловым моментом или дипольным моментом. Поэтому нет необходимости в том, чтобы он имел какое-либо вращение. и масса частицы никогда не меняется независимо от того, вращается она (вращается) или нет. Таким образом, Hgs Boston не нуждается в каком-либо значении вращения.

Почему спин бозона Хиггса равен 0?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v