¿Y si la EM o la QCD se rompieran espontáneamente?

Question

Supongamos que el mecanismo de Higgs del Modelo Estándar rompiera el electromagnetismo, por ejemplo, virando la componente cargada del doblete, de modo que el fotón fuera masivo con $m_\gamma\sim v$ . ¿Podría un Universo así seguir teniendo estructura a gran escala? ¿Átomos (es decir, órbitas electrónicas estables)? ¿Vida?

Suponiendo que hubiéramos superado esos obstáculos, ¿habría sido mucho más difícil descubrir la relatividad especial? ¿Nos habríamos quedado estancados en la invariancia galileana, sin la invariancia de la velocidad de la luz a partir de la cual construir la RS? Comprendo que esto es especulativo.

Y, también, la pregunta idéntica pero para un vacío de Higgs coloreado que rompe la QCD. ¿Seguiría siendo confinante la QCD rota? Supongo que sí, así que ¿podríamos seguir teniendo nucleones y la química resultante?

En general, me pregunto cómo de afinado debe estar el patrón de ruptura espontánea de la simetría para la vida/estructura. Sin EWSB, sé que no hay órbitas estables de electrones, y no hay vida.

Answer 1

Probablemente no habría vida si el fotón fuera masivo porque el electromagnetismo, como fuerza de largo alcance que conocemos, sería sustituido únicamente por fuerzas de corto alcance. Son demasiado débiles cuando las distancias son significativas, así que en un mundo así, casi todas las interacciones sólo se producirían por colisiones directas, como en la física nuclear del mundo real. En realidad, no se puede crear vida sólo a partir de núcleos y sus estructuras, y eso también sería cierto en ese mundo ficticio. La química y la biología en el mundo real dependen de interacciones notables entre átomos y moléculas que tienen que ser no evanescentes para distancias muy diversas que abarcan al menos un orden de magnitud.

Pero si los observadores existieran, no estarían atados a las transformaciones galileanas. La gravedad seguiría respetando las leyes de la relatividad, por ejemplo. Podría ser tan débil como la gravedad en nuestro mundo, pero el electromagnetismo -la otra fuerza clave capaz de vencer a la gravedad a grandes distancias- sería aún más débil. Así pues, si surgieran observadores inteligentes, seguirían teniendo muchas herramientas para descubrir las simetrías de la Naturaleza.

No, un roto $SU(3)$ no podía ser confinante. A energías inferiores a la escala de ruptura, los "gluones" se comportarían como los bosones W y los bosones Z en el mundo real y sus interacciones serían débiles y su no linealidad prácticamente inexistente. Así que no se podría obtener confinamiento a distancias mayores que la escala de ruptura. Y el confinamiento es, por definición, una propiedad de la dinámica a distancias arbitrariamente/infinitamente largas (no se pueden separar los objetos cargados) por lo que el confinamiento es incompatible con el Higgsing.

De hecho, hay un sentido en la física teórica en el que el confinamiento es complementario al Higgsing - es la misma cosa en variables diferentes ("opuestas", "S-dual"). Una explicación sería demasiado técnica.