Поле Хиггса, насколько я понимаю, читая обывательские статьи, пронизало всю вселенную всего через доли секунды после Большого взрыва. Есть ли какие-либо другие области, о которых они знают или теоретизируют?
Не ошибаюсь ли я, полагая, основываясь на легкомысленном чтении, что поле, пронизывающее всю вселенную, в отличие от локализованного поля, которое может быть свойством гравитационного притяжения или электромагнетизма, является свойством самого пространства или свойством энергии вакуума можно было бы выразиться иначе?
Извините, если это слишком расплывчато. Как-то расплывчато звучит, когда я это пишу. Короче говоря, вопрос в том, уникально ли поле Хиггса или есть другие поля, которые можно с ним сравнить?
В квантовой теории поля на самом деле не очевидно, сколько существует полей, поскольку поля могут иметь компоненты. Если у нас есть два поля и , мы можем рассматривать их просто как компоненты одного и того же поля. Или наоборот, если и являются компонентами поля, мы можем переименовать их и .
Тем не менее, физиков раздражает неправильное разделение полей способами, противоречащими специальной теории относительности. Специальная теория относительности диктует, что для наблюдателей с осями координат, повернутыми относительно друг друга, компоненты спина смешиваются. (Если вы перевернетесь вверх ногами, спин вверх станет спином вниз!) Таким образом, «позитрон со спином вверх» не является характеристикой компонента поля, которая нравится физикам. Раскрутиться согласно кому? Специальная теория относительности также, в некотором смысле, смешивает позитроны и электроны, так что все четыре возможности — вращение вверх/вниз позитрона, вращение вверх/вниз электрона — считаются просто компонентами одного и того же поля, а какой именно компонент зависит от того, кто вы просить.
Разделение кварков и глюонов по цвету также нефизично. Цвет кварка недоступен даже для эксперимента.
Таким образом, в Стандартной модели мы имеем, разбивая на наименьшие компоненты, допускаемые теорией относительности (и калибровочной инвариантностью),
В природе может быть больше полей, которые мы еще не открыли. Например, чем бы ни была темная материя, она не является чем-то из вышеперечисленного. Могут существовать кварки даже тяжелее волчка, которых мы еще не видели в ускорителях. Многие люди думали о моделях с более чем одним полем Хиггса. Если суперсимметрия реализуется в природе, нам придется удвоить список. В принципе, мы должны также добавить в список гравитационное поле, но квантовая теория поля почти наверняка не является правильным инструментом для гравитации, так что я колеблюсь.
Каждая частица имеет соответствующее поле, которое пронизывает все пространство точно так же, как поле Хиггса имеет такое же поле.
Электрон со спином вверх. Электрон со спином вниз. Раскрутка позитрона. Спин вниз позитрон.
Верхние кварки (все три цвета и оба спина). Нижний кварк (все три цвета и оба спина). То же самое для обаяния, странного, сверху и снизу. И в два раза больше, потому что у каждого из этих кварков есть античастица с соответствующим антицветом и противоположным электрическим зарядом, точно так же, как у электрона есть античастица — позитрон.
Затем есть еще два лептона, такие как электрон, мюон и тау-лептон (каждый имеет два спина и античастицу с противоположным электрическим зарядом).
Это все фермионы, имеющие электрический заряд. Затем есть восемь глюонов, и у каждого из них будет по три спина, но, поскольку они безмассовые, вместо этого у них два состояния спиральности, и они являются своими собственными античастицами.)
Глюоны также являются бозонами, как и фотон, фотонных полей всего два, по одному на каждую спираль (было бы три спина, но фотон тоже безмассовый).
Есть еще бозоны, и у каждого из них по три спина. А нейтрино — это незаряженные фермионы и незаряженные лептоны. Существует по одному для каждого из заряженных лептонов (один для электрона, один для позитрона, один для дао и один для его античастицы, один для мюона и один для его античастицы).
Это те, которые мы видели, некоторые люди любят предсказывать больше. Это уже довольно много, и бозон Хиггса не является чем-то особенным (ну, это единственный 0-й спин, который мы видели, поэтому нам не нужно было иметь несколько версий для вращения или спиральности).
Если есть гравитон, то это другое.
Если кто-то говорит о ранних днях, то я думаю, что идея в том, что бозон Хиггса очень рано переходит в более низкое энергетическое состояние.
Что отличает случай поля Хиггса от других частиц, так это то, что поле Хиггса в вакууме имеет ненулевое среднее значение. Итак, если электромагнитное поле находится в самом низком энергетическом состоянии, это означает, что напряженность поля в среднем будет равна нулю (все еще существуют квантовые флуктуации, но в среднем она равна нулю). Но для поля Хиггса дело обстоит иначе, низшее энергетическое состояние поля Хиггса получается не при нулевой напряженности поля, а при конечной напряженности поля.
В теории инфляции постулируется существование инфлатона, который также будет иметь ненулевое вакуумное математическое ожидание.
пользовательLTK
Ян Майкл Уильямс