Существуют ли какие-либо хорошие теории о том, почему слабое взаимодействие настолько глубоко хирально?

Наверняка кто-то задумывался над тем, почему Вселенная может проявлять такую ​​неинтуитивную и потому интересную асимметрию?

Как всегда, когда дело доходит до обоснованных и важных физических теорий, причина, по которой Вселенная имеет неинтуитивные особенности, заключается просто в том, что интуиция неверна. Аргументы, основанные на ложной интуиции, иррациональны и ненаучны.

Говоря рационально, не существует никаких причин, по которым законы Природы должны быть лево-правосимметричными. В частности, фермионные поля со спином 1/2 могут естественным образом состоять из элементарных частей, которые являются двухкомпонентными спинорами. Двухкомпонентные спиноры по своей природе допускают лево-правую асимметрию, и поскольку левосторонние и правосторонние компоненты 4-спиноров Дирака могут иметь разные заряды под калибровочными группами, эта асимметрия также переносится на взаимодействия.

Было бы необычно и несколько маловероятно, если бы все 2-компонентные спинорные поля могли быть объединены в 4-спиноры, в которых пары 2-компонентных спинорных полей имеют одинаковые заряды во всех калибровочных группах. Минимальными строительными блоками являются двухкомпонентные спиноры, и пока мы комбинируем их и их заряды без калибровочных аномалий, это верная теория. Лево-правосимметричные теории составляют небольшую (но не бесконечно малую) долю разрешенных теорий.

Правильнее сформулировать свой вопрос так: Почему мы создали интуицию, согласно которой мир должен быть лево-правосимметричным. Причина в том, что мир примерно лево-правосимметричен. Это потому, что на больших расстояниях, т.е. при низких энергиях, все силы – особенно слабое взаимодействие – которые делают физику лево-право-асимметричной, исчезают, потому что они вызваны массивными посланниками (W-бозонами и Z-бозонами).

Единственная непрерывная группа при низких энергиях — и, следовательно, единственная дальнодействующая сила (кроме гравитации) — это электромагнетизм и его$U(1)$группа. В этой группе есть пара двухкомпонентных спиноров, и физика лево-правосимметрична. Это не случайно. электромагнитный$U(1)$, неразрывная группа, определяется как группа, в которой вакуумный конденсат является нейтральным. Поскольку он нейтрален, но все же способен преобразовывать два двухкомпонентных спинора в массивных четырехкомпонентных спинорах Дирака друг в друга (это то, что делает массовый термин), это означает, что эти два двухкомпонентных спинора должны иметь одинаковые заряды при это электромагнитное$U(1)$.

Предыдущее предложение не относится к нейтрино, потому что они, вероятно, являются строго нейтральными частицами, описываемыми майорановскими фермионами, чье «число степеней свободы» точно такое же, как у двухкомпонентного фермиона Вейля.

Можно также получить лево-правосимметричные модели, нарушив симметрию в более фундаментальной лево-правосимметричной модели. Однако на самом деле не существует достоверного аргумента, указывающего на то, что начальная точка должна быть лево-правосимметричной.

Антропное дополнение

Фактически, я обновил ответ, добавив этот абзац. Существует антропная причина, по которой мир должен лучше нарушать подобные дискретные симметрии. Законы Природы допускают существование как материи, так и антиматерии. Их свойства всегда связаны симметрией СРТ. Но если бы существовала также точная С- или СР-симметрия, материя и антиматерия в ранней Вселенной были бы уравновешены и почти точно аннигилировали бы друг с другом. Поскольку некоторое количество материи осталось, симметрия не может быть точной. Андрей Сахаров фактически сформулировал необходимые сахаровские условия бариогенеза.$B$,$C+CP$нарушения и взаимодействия вне теплового равновесия. я понимаю, что$P$нарушения на самом деле нет, но оно довольно близко к$C$нарушение, найденное в списке. Перечня достаточно, чтобы сказать, что для существования жизни необходимы нарушения дискретных симметрий.

Наверняка кто-нибудь задумывался над тем, почему Вселенная может проявлять такую ​​неинтуитивную и потому интересную асимметрию?

О да, определенно. У меня есть, например (хотя я не внес существенного вклада в вопрос)! :)

Существует ряд «лево-правосимметричных» моделей, которые обычно включают группу, подобную$SU(2)_L \times SU(2)_R$где$SU(2)_R$самопроизвольно разрушается по механизму Хиггса. В InspireHEP вы найдете ряд часто цитируемых статей .

Я всегда думал, что эти модели звучат очень интересно, но у меня еще не было возможности поработать над ними! Если вы найдете что-нибудь хорошее, дайте мне знать. :)