La alternativa de Hawking al Bosón de Higgs

Question

He visto en medios de comunicación populares afirmaciones de que Hawking no cree que el bosón de Higgs exista debido a los agujeros negros microscópicos e incluso hizo una apuesta en su contra. Esto se basa en algo publicado en la revista Physical Review D.

No tengo acceso a la revista Physical Review D, y no encuentro una explicación clara y detallada de cuál es su afirmación, y cuál es la alternativa que propone. ¿Puede alguien explicárselo a este curioso profano?

Answer 1

Me gustaría explicar aquí el razonamiento de Hawking, porque entonces no era tan completamente tonto como suena hoy. El artículo se basa en la idea incorrecta de que hay pérdida de coherencia en los estados de gravedad virtual. Esta idea se debe a la radiación de agujero negro de Hawking, que parece requerir una milagrosa conspiración no local entre la materia entrante y la radiación saliente para no destrozar la mecánica cuántica. Gracias a 't Hooft, Susskind y todas las muchas personas que trabajan en AdS/CFT, ahora se tiene la certeza de que el milagro ocurre, de modo que la mecánica cuántica está bien. Pero aunque la mayoría de la gente lo sospechaba entonces, no se demostró de forma científicamente convincente hasta al menos BFSS ese mismo año.

El artículo de Hawking señala básicamente el problema de la naturalidad de los campos escalares, nada más. Utiliza un fenómeno inusual de alta energía para ilustrar el problema de la naturalidad, a saber, las fluctuaciones gravitatorias con topología extraña: fluctuaciones que no son ciertamente necesarias. (Witten ha argumentado que la noción ingenua de una integral de trayectoria sobre la topología no es necesaria por ningún principio, ya que no se puede cancelar la topología localmente utilizando la antitopología. Así que una integral de trayectoria puede restringirse de forma consistente en términos de la topología que permite). También afirma que la pérdida de coherencia será observable de algún modo con campos escalares a baja energía, cuestión que ahora es discutible, porque no hay pérdida de coherencia. Pero la conclusión básica es justa: la naturalidad prohíbe los escalares.

Los escalares fundamentales son inestables a las interacciones cuadráticas y cuárticas que aumentan la masa genéricamente hasta la masa de Planck. Ya lo sabíamos por los principios generales de la teoría de la renormalización, y los cálculos detallados del artículo son básicamente irrelevantes. Esta es la problema de jerarquía .

Las soluciones al problema de la jerarquía que realmente funcionan (es decir, sin contar grandes dimensiones extra), resuelven la versión de Hawking del problema igual de bien. Si tienes supersimetría, la supergravedad en un fondo SUSY no generará ruptura SUSY a través de fluctuaciones cualquiera que sea la terminación microscópica, porque la SUSY se define como una simetría de largas distancias. Sería tan tonto como decir que los bucles de los agujeros negros romperían la invariancia de Lorentz. Así que el Higgs estaría protegido.

Del mismo modo, para las ideas de Higgs compuesto, como el tecnicolor, el argumento falla. Pero el LHC seguiría viendo algún tipo de escalares compuestos en este modelo.

Creo que lo más caritativo que se puede decir del artículo de Hawking es que es el último suspiro de los métodos cualitativos de integral de trayectoria en la gravedad cuántica, antes de que la teoría de cuerdas se volviera lo suficientemente precisa como para reemplazar esta forma ad hoc de pensar.

Answer 2

Hay un reseña del libro que menciona esto:

Famosamente, Stephen Hawking apostó 100 dólares con Gordy Kane a que ni el LEP ni ningún otro colisionador de partículas vería jamás el bosón de Higgs debido a los agujeros negros virtuales. Como era de esperar, Peter Higgs dudó mucho de los cálculos que llevaron a Hawking a esta conclusión (y Peter no fue el único), lo que provocó un pequeño drama público entre los dos científicos en los medios de comunicación.

Tal vez el libro tenga detalles.

Ver también Blog de Lubos Motl sobre el tema donde también se referencia al papel de Hawking se discute, bastante desfavorablemente. :;