Todas las partículas de fuerza en el modelo estándar son bosones, ahora mi pregunta es bastante corto, a saber:
¿Por qué todos los bosons partículas de fuerza?
Esto no puede ser una coincidencia.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Eric Drechsel
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Esa es una pregunta interesante, aunque podría estar sesgada por la definición de fuerzas, y en lo que las partículas se aplican. Por ejemplo, si queremos describir la fuerza que existe entre fotones (aunque directa de fotones-la dispersión de fotones no se ha observado todavía), es principalmente debido a los electrones de bucles, por lo que en caso de que la `fuerza' es fermionic.
En un nivel más fundamental, todas las fuerzas están relacionados con el medidor de invariances de diferentes tipos de simetrías. Estos invariances se implementa a través de la usual de matrices de $\psi\to U^{-1} \psi U$ donde $U$ dependen del medidor de campo. Debido a que estas matrices tienen bosonic propiedades (no son spinors), que se describe así bosonic campos (y no fermiones).
Entonces la cuestión se reduce a "¿por qué todas las simetrías `bosonic' ?". Una respuesta podría ser : porque la Naturaleza dice que es. La supersimetría le dice que usted puede tener fermionic simetrías, que se describe por fermiones medidor de campo (aunque yo no soy experto en la supersimetría, así que no te fíes mucho de mí en ese momento).
El más simple diagrama de Feynman para una interacción entre dos partículas se parece a una letra "H". El travesaño es un portador de fuerza se intercambian. En cada vértice, tiene una partícula emitiendo o absorbiendo un portador de la fuerza. Si el portador de la fuerza tiene un spin semi-entero, no puede emitir o absorber sin violar la conservación de ímpetu angular. Por ejemplo, un electrón no puede emitir una partícula spin-1/2, porque no puede acoplar spin 1/2 y spin 1/2 para hacer spin 1/2.
Michael Hardy
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Hay una manera sencilla de ver que, sin mucho las matemáticas.
Fundamentales de la materia son las partículas de espín de la mitad de fermiones (neutrinos, electrones, quarks). Cada partícula corresponde a varios grados de libertad, decir $2$. Ahora, vamos a ver estos 2 grados de libertad, como un complejo de $2$-"vector" (de hecho, no es un Lorentz vector, es un Weyl spinor, pero esto no es importante aquí).
Imagine ahora un $3$-vértice de la interacción, con la $2$ partículas de materia, y una partícula, que esperamos se llama la fuerza de la partícula.
Queremos escribir esta interacción $\mathcal{L}_I$ como una de Lorentz-invariante de la cantidad de estos $2$ "vectores" y un objeto matemático que representa la "fuerza de partículas", con sólo una fuente de estas cantidades.
Deje $ \psi_1$ $ \psi_2$ representan partículas de materia, y un objeto matemático $A$ que representa la fuerza de la partícula.
Supongamos $A$ es un vector, podemos tratar de $\mathcal{L}_I = \psi_1.A$, pero no habría $\psi_2$, y esto sería una $2$-vértice de la interacción, y estamos buscando un $3$-vértice de la interacción.
Podemos tratar de $\mathcal{L}_I = (\psi_1.A) (\psi_2.A)$, pero tendríamos $2$ poderes de $A$, es decir, un $4$-vértice de la interacción con los 2 partículas de materia y 2 de la fuerza de partículas.
Vemos que $A$ no puede ser un "vector", y que debe ser una "matriz", con una interacción como $\mathcal{L}_I = \psi_1.A\psi_2$
La lección de esto es que las matemáticas de las cantidades que representan la fuerza de las partículas son diferentes de las matemáticas de las cantidades que representan partículas de materia.
Mientras Weyl spinors (nuestro "vectores") como $\psi_\alpha$ o $\psi^ \dot\alpha$ representan partículas de materia, fuerza partículas están representados por las cantidades $A^\alpha _\dot\alpha$, que actúan como "matrices" en la $\psi_\alpha, \psi^ \dot\alpha$
Se puede recuperar la costumbre $A_\mu$ cantidades identificación de spin-uno partículas, por : $A_\mu = (\sigma_\mu)^\dot\alpha _\alpha A^\alpha _\dot\alpha$, donde el $\sigma_\mu$ son las matrices de Pauli.
