Что означает «мягкий» в «мягком нарушении симметрии»?

Например, утверждается, что если нарушение суперсимметрии мягкое , то устойчивость калибровочной иерархии все же может сохраняться.

Ответы (2)

В общем, термин «мягкий» в физике элементарных частиц относится к «низкой энергии» или «низкой частоте», тогда как «жесткий» относится к «высокой энергии» или «высокой частоте». Это потому, что жесткое излучение может проникать в материю и/или изменять ее. Даже в медицине люди знакомы с «мягким рентгеновским излучением» между 0,12 и 12 кэВ и «жестким рентгеновским излучением» между 12 и 120 кэВ — последнее может проникать сквозь вещество.

Термин «мягкое нарушение SUSY» следует интерпретировать как один термин. Конечно, это связано с описанной выше мягкостью. Техническое определение состоит в том, что «мягкое нарушение SUSY» - это термин, добавленный к лагранжиану, который нарушает суперсимметрию, но только мягко. Это наречие означает, что изменение физики при высоких энергиях настолько мало, что мы не создаем никаких новых расходящихся вкладов в массу скаляров, таких как бозон Хиггса.

«Мягкость» этой модификации означает, что изменяются только процессы с низкими энергиями. Высокоэнергетическое рассеяние не изменилось. Это аналогично изменению, которое «мягкое излучение» производит на вашем теле. Он воздействует только на тонкие (и «мягкие») верхние слои кожи, но не проникает в основную часть тела, «твердые» кости и т. д.

То же самое объяснение «мягкого нарушения симметрии» применимо и в более общем плане, а не только для суперсимметрии. Когда симметрия мягко нарушается, «жесткие» (высокоэнергетические) процессы продолжают соблюдать симметрию, в то время как низкоэнергетические «мягкие» процессы ее нарушают.

Одно из преимуществ суперсимметрии в феноменологии состоит в том, что бозоны и фермионы отменяют свои квадратично расходящиеся петлевые поправки к массе Хиггса; мягкое нарушение SUSY - это несуперсимметричные члены, которые все еще сохраняют эту отмену. Тем не менее, мягкое нарушение SUSY, очевидно, позволяет - и действительно вызывает - конечные петлевые поправки к массе Хиггса. Однако квадратично расходящиеся поправки по-прежнему отсутствуют.

Если посмотреть, какие члены в лагранжиане обладают этим свойством, то обнаружится, что обычно это члены, коэффициенты которых имеют положительную степень массы, особенно различные массовые члены для суперпартнеров известных фермионов и бозонов. Однако члены, порожденные безразмерными (например, юкавскими или калибровочными) взаимодействиями с бозоном Хиггса или калибровочным полем, не могут быть включены в число мягких разрушающих SUSY членов.

В минимальной суперсимметричной стандартной модели (МССМ) имеется около 105 новых параметров мягкого нарушения SUSY. Все они влияют на физику низких энергий, но сохраняют компенсацию расходимостей для массы Хиггса. В принципе, значения всех этих коэффициентов могут быть полностью вычислены из лежащей в основе УФ-теории, такой как явная компактификация теории струн; в полной картине поломка SUSY всегда происходит спонтанно. Однако при отсутствии знаний о такой УФ-теории или вакууме люди частично отказываются от низкоэнергетических проявлений нарушения суперсимметрии и параметризуют их мягкими нарушающими SUSY членами, которые «явно» нарушают SUSY.

Я видел, что слова «мягкое прерывание» использовались безотносительно к SUSY. Сомневаюсь, что этому есть строгое определение, но наивно это означает следующее:

Симметрия вашей модели может быть нарушена либо

  • Спонтанно -- с некоторыми из ваших полей, получающими неинвариантное значение вакуумного ожидания.
  • Или явно -- с помощью некоторых членов лагранжиана, которые не являются инвариантными относительно вашего преобразования симметрии.

Явное нарушение симметрии называется «мягким», если введенные члены имеют размерность меньше четырех.