¿Por qué necesitamos campo de Higgs a volver a explicar la misa, pero no carga?

Question

Ya teníamos la definición de masa basado en las interacciones gravitacionales desde antes de Higgs. Es similar a la carga que se define en función de las interacciones electromagnéticas de partículas.

¿Por qué Higgs necesidad de introducir el concepto de un universo-amplio campo de Higgs para definir la masa, basado en las interacciones con él? Y nadie se preocupaba por la carga de un electrón (por ejemplo), que es también atributo básico y constante?

Answer 1

En realidad, la masa y la carga son sólo superficialmente similar. Sí, ambos aparecen en el cuadrado inverso de la fuerza de leyes, a saber, la ley de Newton de la gravitación y de la ley de Coulomb de la electrostática fuerza, pero ambas son aproximaciones. Ley de Coulomb ignora los efectos cuánticos, que es una muy leve aproximación, pero la ley de Newton ignora todo de la relatividad, que hace una gran diferencia en determinadas circunstancias. El verdadero teorías, la electrodinámica cuántica y la relatividad general, son casi totalmente diferentes.

Ahora, para responder a sus preguntas directamente (aunque hay que reconocer que esto sería mucho más fácil de explicar con las matemáticas):

¿Por qué Higgs necesidad de introducir el concepto de un universo-amplio campo de Higgs para definir la masa basa en las interacciones con él? Y, no se preocupaba por la carga del electrón (por ejemplo), que es también atributo básico y constante?

Piensen en esto: en cualquiera de Newton de la gravedad o de la teoría general de la relatividad, la masa es una propiedad que usted acaba de asumir que tiene un objeto. Ninguna de estas teorías hace que cualquier intento de explicar donde la masa de un objeto viene de la masa es sólo algo que se enchufa a la ecuación para calcular una trayectoria o una fuerza.

El modelo estándar es más ambicioso que el que, a pesar de que: se quiere realmente explicar las cosas, no sólo de colocarlos en la teoría de la mano. Todo comienza con un principio llamada local invariancia gauge. Yendo a través de las matemáticas, nos encontramos con que las consecuencias de este principio corresponden a muchas de las mismas propiedades que sabemos que las partículas tienen. Por ejemplo, una de las consecuencias de los locales de la invariancia gauge es el hecho de que algunas partículas tienen carga eléctrica, y la existencia de la fuerza electromagnética. Otra consecuencia es que las partículas tienen color "cargo", que lleva a la existencia de la fuerza fuerte. Se predice la existencia de antipartículas y la correcta conservación de las leyes que gobiernan el que la partícula elemental de las reacciones que puede y no puede ocurrir en la naturaleza.

Pero antes de que el mecanismo de Higgs fue descubierto, lo que el modelo estándar no predicen fue masiva. De hecho, todas las partículas que se predice que existen, que en casi todos los demás aspectos coincidentes partículas conocidas exactamente, sería sin masa! Claro, podríamos modificar el modelo estándar a la fuerza a las partículas tienen masa, pero no había ninguna razón particular para hacer que (aparte del hecho de que sabemos que las partículas tienen masa en la vida real). No era sencillo principio de que requeriría la teoría para incluir la masa de la forma local de la invarianza de norma requiere la teoría para incluir la carga eléctrica, el color de la carga, etc.

Lo de Higgs y otros científicos (Anderson, Brout, Englert, Guralnik, Hagen, de Higgs, y Croquetas), se descubrió es que el principio de la ruptura espontánea de simetría hace exactamente eso: se permite, y de hecho requiere, las partículas del modelo estándar tener la masa. Lo genial es que sólo lo hace en combinación con el local de la invariancia gauge, pero que el tipo de al lado es el punto aquí. Lo importante es que cuando se agrega ruptura espontánea de simetría en el modelo estándar, se obtiene partículas con masa, donde antes había partículas sin masa. Con el fin de añadir ruptura espontánea de simetría, es necesario agregar un campo cuya simetría puede ser roto. Que es donde el campo de Higgs.

Answer 2

Una vez más, estoy fuera de mi liga en responder a esta. Puedo estar equivocado acerca de muchas cosas aquí, apreciados comentarios

Que era sólo una definición de masa. La partícula de Higgs explica dónde resto de la masa (pero no de gravedad) viene en un matemáticamente de forma rigurosa.

Uno de los intentos de explicar cómo nuestro universo funciona en un matemáticamente de forma rigurosa es el Modelo Estándar. Se trata de poner todas las fuerzas fundamentales (excepto la gravedad) bajo un mismo paraguas, junto con las partículas en una amplia teoría que explica el mundo subatómico de una manera coherente.

La teoría, en el curso de su evolución, ha predicho muchas partículas, entre ellos muchos de los quarks, el $W$ $Z$ bosones, y, por supuesto, el bosón de Higgs. Todos, excepto el de Higgs{*} han sido confirmadas experimentalmente.

Todas estas partículas son necesarias para que la teoría funcione. El Higgs es un producto de una cuidada matemática truco (ruptura espontánea de simetría), que nos lleva al concepto de "masa" que florecen en la existencia.

Si la partícula de Higgs, no se encuentra, la teoría no funciona (o necesidades importantes retoques). Si mal no recuerdo, el SM inicialmente pronosticado una masa $W$ de las partículas y había inconsistencias, que fueron resueltos por la introducción de ruptura espontánea de simetría. La intención original para la introducción de la ruptura espontánea de simetría (y por lo tanto la partícula de Higgs), fue para "arreglar" este problema en la interacción electrodébil. Desde este punto de vista, la "partícula de Higgs, que hace que las partículas masivas" es más de un efecto secundario, una idea de último momento.

---

La masa no es exactamente comparable a la de carga. La masa tiene dos aspectos:--la gravitacional aspecto y la inercia de aspecto. EM fuerzas de la "carga" de los análogos de la gravedad, pero no hay tal analógica para la inercia.

Ahora, la partícula de Higgs es la explicación de la inercia aspecto de la masa, de la cual no hay ninguna eléctrico de la contraparte. Así que no hay necesidad de suponer la existencia de un eléctrico análogo de la partícula de Higgs.

Como EM fuerzas, que ya están explicadas por el SM (la fuerza es mediada por los fotones). El SM específicamente se deja fuera de la gravedad, pero no es una partícula hipotética, el gravitón, que se está investigando--esto puede explicar la gravedad así.

Como @David ha mencionado, en la sección anterior, no es exactamente correcto. La razón por la que no se necesita otra partícula de carga es que la carga ya está explicado por la SM, matemáticamente (que, sin Higgs, el resto de la masa es algo que acaba de asumir)

^{*A partir de hoy, este probablemente ha cambiado--una partícula que es similar a la del Modelo Estándar de Higgs ha sido descubierto por el CERN}