Обязательно ли частица со спином 2 должна быть гравитоном?

Я часто читаю, что возможной причиной, объясняющей, почему Нобелевский комитет уклоняется от присуждения Нобелевской премии по физике, связанной с бозоном Хиггса, может быть, среди прочего, тот факт, что спин новой частицы еще не определен окончательно, он может по-прежнему 0 или 2.

Это заставляет меня задаться вопросом, если бы в конце концов было обнаружено, что спин (очень, очень неожиданно!) равен 2, то это обязательно означало бы, что частица должна быть гравитоном? Или гипотетически могут существовать другие частицы со спином 2? Если нет, то почему, и если действительно существуют другие возможности, какими они могут быть?

Я так не думаю, поскольку наблюдаемая частица массивна, а гравитон безмассов (если только не существует какого-то механизма аля Хиггса, который придает ей массу). Если бы это был спин 2, гораздо более вероятно, что это связанные состояния некоторых частиц, а не гравитон. Но я не думаю, что вы можете сконструировать какие-либо связанные состояния со спином 2 для частиц стандартной модели, таких как кварки, с такой малой массой.
Я думаю, что у Вайнберга есть довольно хороший аргумент в пользу того, что никакая другая фундаментальная частица не может иметь спин-2, кроме гравитона (я не могу припомнить его атм), но составные частицы, безусловно, могут иметь спин-2, что, я думаю, является одним из возможный захватывающий результат, если Хиггс имеет спин-2, но это так далеко...

Ответы (3)

Существуют теоретические аргументы в пользу того, что безмассовая частица со спином 2 должна быть гравитоном. Основная идея заключается в том, что безмассовые частицы должны соединяться с сохраняющимися токами, и единственный доступный из них — это тензор энергии-импульса, который является источником гравитации. Смотрите этот ответ для более подробной информации.

Однако частица, открытая в этом году на LHC, имеет массу 125 ГэВ, так что ни один из этих аргументов не подходит. Было бы большим сюрпризом, если бы эта частица не имела спин 0. Но теоретически это возможно. Можно получить массивные частицы со спином 2 как связанные состояния или в теориях с бесконечными башнями частиц с более высокими спинами.

Конечно, может существовать еще не открытый законсервированный ток, скажем, в секторе темной материи.
Только если сектор темной материи нарушает предположения теоремы Коулмана-Мандулы, что действительно было бы очень странно.
требует ли спин-2 смешивания пространственно-временных степеней свободы со степенями свободы частиц? Я просто представляю себе какую-то модель темной материи, которая имеет законсервированный тензорный поток темной материи, который не обязательно является ее тензором энергии-импульса. Конечно, это было бы экзотично, но я не думаю, что это обязательно невозможно.
Сейчас я прочитаю длинный ответ Рона, на который вы ссылаетесь. Что вы подразумеваете под теориями с башнями частиц с более высокими спинами? Я могу только приблизительно предположить, как могут работать бесконечные башни массы ... Может ли вращение быть чем-то, что также может быть «башне» в дополнение к массе?
@JerrySchirmer: Не так просто построить сохраняющиеся тензорные токи в теориях только с массивными частицами. Смотрите связанный ответ.
@Dilaton: Да, у вас могут быть башни из частиц с более высоким вращением. Большинство известных башен основаны на теории струн, где спин и масса увеличиваются вместе по траекториям Редже.
Блин, Ленни Сасскинд объяснил траектории Редже, а я просто забыл об этом (глупый я!), так что спасибо за напоминание... :-)
Другими примерами являются васильевские «высшие калибровочные теории спина».
Комментарий анонимного пользователя: тензор энергии-импульса — не единственный тензор, который может связываться с частицей со спином 2, тензор электромагнитного поля также может связываться, а фотоны пока не имеют массы
Анонимному редактору, к которому обратился Нойнек: напряженность поля F разлагается как сумма ( 1 , 0 ) а также ( 0 , 1 ) представления. Это не то, что большинство людей имеют в виду под спином 2.

Массивная частица со спином 2 должна иметь пять мод: спиральность ± 2 , ± 1 , 0. Если безмассовая частица со спином 2 обладает только спиральностью ± 2 мод без других мод и имеет дисперсию ю знак равно с к , то такая безмассовая частица со спином 2 должна быть гравитоном (по крайней мере, линейного порядка).

... это напоминает мне аргумент о том, почему фотон имеет только две поляризации, является ли он продолжением этого ...?
Нет. Это наоборот. Если частица имеет только спиральность ± 1 мод без других мод и имеет дисперсию ю знак равно с к , то это должен быть безмассовый фотон. Но безмассовая частица с ю знак равно с к может иметь спиральность ± 1 , 0 режимов. Такой безмассовой частицей является фонон в трехмерном кристалле.
@ Xiao-GangWen Это потому, что у вас нет инвариантности Пуанкаре в конденсированном состоянии. В релятивистской теории безмассовые частицы могут иметь только спиральность 0 , ± 1 или же ± 2 . Если вы позволите Лоренцу ломаться при высоких энергиях, тогда все в порядке.
Даже в релятивистской теории низкоэнергетические возбуждения могут быть спиральными. 0 , ± 1 , А ТАКЖЕ ± 2 . Вы можете назвать это наличием трех типов частиц. Кристалл имеет спиральность 0 А ТАКЖЕ ± 1 низкоэнергетические возбуждения.
@Xiao-GangWen Есть ли какая-либо симметрия, связывающая эти возбуждения? Причина, по которой фотоны имеют две поляризации, а не две независимые частицы, заключается в том, что фотоны участвуют только в электромагнитных взаимодействиях, которые инвариантны относительно преобразований четности, а четность связывает спиральность +1 со спиральностью -1.
@drake безмассовый фотон со спиральностью ± 1 может существовать даже без всякой симметрии в масштабе отсечки. В нашем мире нет паритетной симметрии и есть спиральность. ± 1 фотоны.
@Xiao-GangWen Частицы классифицируются в соответствии с irred. репр. собственной группы ортокрона Пуанкаре. Спиральность инвариантна относительно этих преобразований (это псевдоскаляр). Единственная причина, по которой обе спиральности считаются одной и той же частицей — хотя, строго говоря, это не так, — состоит в том, что фотоны просто взаимодействуют посредством взаимодействий, которые соблюдают четность, и обе спиральности связаны преобразованием четности. Если бы фотоны также взаимодействовали посредством слабых взаимодействий, инвариантных по четности, ± 1 спиральности считались бы разными частицами,
(продолжение) очень похоже на безмассовые нейтрино: нейтрино имеют спиральность − 1 / 2 и спиральность антинейтрино + 1 / 2 . Это связано с тем, что нейтрино взаимодействуют слабо, а слабые взаимодействия не сохраняют четность.
Извините: там, где написано «слабые взаимодействия — которые не инвариантны по четности —», очевидно, должно быть сказано «слабые взаимодействия — которые не инвариантны по четности —»

Это зависит от вашего определения "частицы". В списках групп данных о частицах существует несколько резонансов со спином 2. В конечном итоге они будут построены кварками.

f_2(1270 МэВ) стр. 9

a_2(1320) стр. 11

так далее

есть пи_2 (1670) стр.16

Так что бугорок, именуемый сейчас «Хиггсом», может оказаться еще одним резонансом. Не гравитон, как это предусмотрено в возможных теориях всего, поскольку гравитация дальнодействующая, и я считаю, что она должна быть безмассовой.

Дорогая Анна, возможно ли, чтобы такая составная "частица" со спином 2 с массой 125 ГэВ рождалась теми же процессами, распадалась по тем же каналам и вообще вел себя таким же образом (аналогично СМ Хиггса? ) измеряется ли она на БАК? Означает ли спин 2 измеренной частицы, что нам нужно искать что-то еще, что нарушает симметрию EW, или что оно все еще может выполнять эту работу? Извините, если я запутался, может быть, я должен просто заткнуться и прочитать ссылку, которую вы мне дали :-)
@Dilaton Чтобы идентифицировать его как бозон Хиггса, им нужно было бы определить вращение как ноль, измерить коэффициенты ветвления и найти их соответствующими значениям, предсказанным СМ. Если спин окажется равным 2, нам придется искать бозон Хиггса в другом месте. Спин 2 не может выполнять работу бозона Хиггса. Тогда игра открыта. Безусловно, все равно будет очень интересно посмотреть, как феноменологи справятся со скачком спина 2 при энергии 125 ГэВ. Лично я думаю, что это окажется бозон Хиггса, но надо дождаться, когда статистика скажет об этом однозначно.
Обязательно ли частица со спином 2 должна быть гравитоном?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v