Часто утверждают, что открытие бозона Хиггса даст нам информацию о происхождении массы. Однако голые массы верхних и нижних кварков составляют всего около 5 МэВ, что немного меньше их «составной» или «динамической» массы около 300 МэВ. (Помните, что нейтрон, например, состоит из одного верхнего и двух нижних кварков и имеет общую массу 939 МэВ.) Что же тогда является основанием для заявления о том, что Хиггс обратится к происхождению массы, когда подавляющее большинство масса нейтрона (и протона) связана с динамическим нарушением киральной симметрии?
Ваша точка зрения полностью верна, и это любимая точка зрения Дэвида Гросса, который стал соавтором квантовой хромодинамики. Действительно, журналисты часто говорят, что бозон Хиггса — это частица Бога, придающая всему массу. Без этой массы все было бы безмассовым.
Однако большая часть массы видимого вещества хранится в массе протонов и нейтронов. И примерно 98% массы этих нуклонов происходит от сложных КХД-взаимодействий внутри этих частиц, которые также создают множество виртуальных глюонов и кварк-антикварковых пар, помимо большой кинетической энергии всех этих частиц, что делает их общую массу существенно превышающей остальные масса. Только около 2% массы нуклонов сводится к массе покоя верхних и нижних кварков, созданной бозоном Хиггса.
Немного сложно сказать, следует ли говорить, что эти 98% массы протона происходят из-за нарушения киральной симметрии. Это было бы совершенно правильно для пионов. Пионы были бы безмассовыми, если бы не нарушалась киральная симметрия; с нуклонами было бы немного иначе, потому что их масса не была бы защищена, даже если бы киральная симметрия была точной.
Однако есть смысл, в котором частица Бога необходима даже для этой доминирующей массы протона, созданной КХД: вам нужны ненулевые массы кварков, чтобы действительно нарушить киральную симметрию. Нарушение киральной симметрии лишь усиливает этот первоначальный «импульс» — ненулевые массы покоя — для нарушения киральной симметрии.
Так что, конечно, вы и Дэвид Гросс правы в том, что журналисты преувеличивают важность частицы Бога; большая часть фактической массы материалов, которые мы знаем, исходит из беспорядка КХД. Однако даже нарушение киральной симметрии было бы затруднено без частицы Бога.
Дополнительная масса протона и нейтрона не связана с нарушением киральной симметрии. Это связано с энергией в электромагнитных и сильных силовых полях.
Если бы киральная симметрия была точной симметрией лагранжиана, то пионы и другие мезоны (не барионы) имели бы нулевую массу из-за спонтанного нарушения киральной симметрии. Киральная симметрия не является точной из-за малой голой массы кварков, поэтому мезоны не совсем безмассовые.
Из этого вы можете видеть, что ваш вопрос немного запутан, но одна часть является правильной: большая часть массы в обычном атомном веществе не связана с механизмом Хиггса. Когда люди говорят, что бозон Хиггса даст нам информацию о происхождении массы, они имеют в виду голые массы несоставных частиц, таких как электроны и кварки.
Qмеханик