Вклад в массу от динамического нарушения киральной симметрии

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?

Ответы (2)

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.

Большое спасибо Любош за помощь. Мой единственный оставшийся вопрос касается необходимости ненулевых масс кварков нарушать киральную симметрию. Мне было бы любопытно, если бы был недвусмысленный способ увидеть это. Моя интуиция подсказывает, что это должно происходить из какого-то текущего алгебраического отношения. С другой стороны, в модели Намбу-Йоны-Лазинио динамически генерируемая масса возникает даже без какой-либо явно выраженной голой кварковой массы.
Любош, я думаю, ты должен знать, что твой ответ не совсем точен. Ненулевые массы кварков от взаимодействия с бозоном Хиггса не нужны в качестве своего рода «импульса», чтобы вызвать нарушение киральной симметрии. Спонтанное нарушение киральной симметрии должно происходить в КХД, даже если массы кварков равны нулю. Для 3 поколений это было установлено т'Хофтом как следствие сопоставления аномалий. Важно отличать явное нарушение киральной симметрии от спонтанного, это разные понятия и имеют разные последствия.

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.

Собственно, этот ответ и смущает. Большая часть массы протона и нейтрона возникает из-за динамического (спонтанного) нарушения киральной симметрии. В отсутствие явного нарушения киральной симметрии у кварковых масс это привело бы к безмассовым пионам, но другие мезоны, такие как р , ю , а 1 , ф 1 и т. д. не было бы в этом пределе безмассовым.
Мне интересно узнать, как вы обосновываете утверждение о том, что масса протона обусловлена ​​спонтанным нарушением киральной симметрии. Для меня это имело бы смысл только в том случае, если бы в пространстве параметров существовала точка, где киральная симметрия не нарушена и протон намного легче. Этого не происходит. Объяснение, которое я дал для массы, является общим, но все же правильным. Оно не сильно отличается от объяснения, данного Любошем, за исключением того, что я избегал пертурбативного языка, потому что процесс в высшей степени непертурбативен.
Вклад в массу от динамического нарушения киральной симметрии
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v