Es el Modelo Estándar consistente (UV completa)?

Question

Esta es una pregunta acerca de la auto-consistencia del Modelo Estándar, lo cual creo que es el mismo que preguntar si es UV completa - en otras palabras, puede ser utilizado para predecir los resultados experimentales en alto de manera arbitraria (y baja) escala de energías? Nota estoy pidiendo una rigurosa defendible declaración sobre el Modelo Estándar, no una explicación técnica de por qué dicha declaración es verdadera.

(Un aparte - entiendo que el término "Modelo Estándar" puede incluir la versión original (sin masa de los neutrinos), o varias extensiones que permiten masiva de los neutrinos.)

Entiendo que el Modelo Estándar no es ciertamente correcta en la masa de Planck, y no es capaz de explicar las observaciones cosmológicas, por lo que es aparentemente falsificado, pero mi pregunta se refiere a los internos de auto-consistencia.

Esta nota por Rubakov da un intento de respuesta,

Estándar es un Modelo bien definido de la teoría, en el sentido de que todo es calculable, en menos en principio, dentro de esta teoría en términos de número finito de parámetros (algunas cantidades son difíciles y hasta imposibles de calcular en la práctica debido a la fuerte acoplamiento en la zona de baja energía QCD). Con $m_H \lesssim200 GeV$ esta teoría puede ser extendido hasta Planck energías.

De hecho, la masa del Higgs $m_H$ es de hecho menos de 200 GeV.

La Wikipedia el artículo equivocates:

El Modelo Estándar es renormalizable y matemáticamente auto-consistente(1)

(1) En realidad, no son matemáticas cuestiones relativas a las teorías cuánticas del campo siendo objeto de debate (ver, por ejemplo, Landau polo), pero las predicciones extraídas del Modelo Estándar por los métodos actuales son todos auto-consistente. Para una mayor discusión ver, por ejemplo, R. Mann, en el capítulo 25.

¿Cuál es la mejor respuesta?

Answer 1

El Modelo Estándar es una constante en perturbativa de expansiones.

Es incoherente no perturbativa pero todas estas incoherencias, sólo se muestran "cualitativamente" a energías muy por encima de la de Planck la energía – donde sabemos que el no-gravitacional Modelo Estándar para ser inaplicable, de todos modos.

Las inconsistencias del Modelo Estándar de involucrar a la Landau polos – el $U(1)_Y$ hypercharge acoplamiento $g$ diverge en una cierta escala de la energía, debido a la renormalization grupo–, y un problema similar con el cuarto grado de Higgs auto-acoplamiento (sería un problema a la baja, por debajo de-Planckian energías si la masa del Higgs fueron superiores a los 200 GeV).

Tal vez más grave problema relacionado con éste es el de la inestabilidad de la partícula de Higgs, de vacío. El mínimo en $v=246\text{ GeV}$ en el Modelo Estándar no es realmente un mínimo global para ciertos valores de la masa del Higgs $m_H$. La observó $m_H$ es menor de 130 GeV o así, y para estos valores, el potencial no es estable. Tiene la mínima más baja en vevs $h\gg 246\text{ GeV}$. Para decir lo menos, el Modelo Estándar de potencial es metaestable (inferiores a los mínimos globales que existen pero que se puede acceder sólo a través de un túnel que ocurre rara vez) con una peligrosa vida útil corta. Si la metaestabilidad (situación intermedia) es una incoherencia – cuando todos los cosmológico consideraciones se toman en cuenta, es discutible.

Pero si uno está satisfecho con las predicciones a energías inferiores a la escala de Planck y a la precisión de la relación de correcciones de orden de $E/m_{Pl}$, entonces el Modelo Estándar puede ser casi poner en celosía y el continuum límite estará de acuerdo con la perturbativa de expansiones y producir una teoría coherente de todos estos fenómenos (limitado por las energías y el margen de error). En particular, todos los rayos UV divergencias pueden ser constantemente resta y todas las de IR divergencias sólo codifican física real de los fenómenos y de la situación cuando uno ha hecho una incorrecta o descuidada pregunta.

Este (limitado) coherencia no significa que uno debe creer que el Modelo Estándar es en realidad exactamente teoría del derecho de la Naturaleza a la escala de Planck. Hay muchas razones para pensar que no es el caso.

Answer 2

De hecho, el Modelo Estándar es una constante en perturbativa de expansiones, que en realidad significa que no sabemos realmente si el Modelo Estándar es coherente o no. Así que es posible que el original Modelo Estándar con 15 Weyl fermiones por familia no es consistente. En otras palabras, no puede existir el bien definidos quantum modelo, cuya baja energía eficaz de la teoría de reproducir el original del modelo estándar. (Aquí un "bien definido quantum modelo" tiene la siguiente definición de la propiedad: la dimensión del espacio de Hilbert es finito para un espacio finito de volumen, y el Hamiltoniano del operador que actúa sobre el espacio de Hilbert contienen sólo las interacciones locales.)

Las declaraciones de "El Modelo Estándar es renormalizable y matemáticamente auto-consistente" y "Estándar es un Modelo bien definido de la teoría, en el sentido de que todo es calculable" no son correctas. La no-perturbativa de SU(2) instanton efectos no son calculables en el momento. Perturbativa de ampliaciones sin instanton efectos no conservar la probabilidad, y no convergen. Los problemas críticos del Modelo Estándar son bien conocidos y tienen un nombre quirales fermión/calibre problema.

Sin embargo, tengo un trabajo reciente sugiere que una modificación del Modelo Estándar con 16 Weyl fermiones por familia es consistente (es decir, los rayos UV completa). Ver arXiv:1305.1045 Un entramado que no perturbativa de la definición de un SO(10) quiral teoría de gauge y sus inducida por el modelo estándar