¿El descubrimiento del campo de Higgs contradice la visión relativista de la materia?

La teoría de electroválvulas y la electrodinámica cuántica son teorías cuánticas relativistas en las que los cálculos se hicieron asumiendo que el bosón de Higgs existe, mucho antes de que se descubriera experimentalmente. Estos cálculos, que son muy precisos y claramente relativistas, permitieron inferir, junto con mediciones precisas de las masas de otras partículas, la masa del bosón de Higgs. Es cierto que con cierta precisión limitada, pero fue antes de que la masa del bosón de Higgs se midiera de manera experimental. Así que no diría que el descubrimiento del bosón de Higgs contradice la visión relativista de la materia. Sin embargo, la existencia del bosón de Higgs, incluso si resuelve muchos problemas, también plantea muchas preguntas. Una de estas es la razón por la cual el bosón de Higgs no se vuelve mucho más pesado de lo que es, al interactuar con otras partículas pesadas, como el quark top o el bosón Z. “Proteger la masa” de tal influencia es un problema para una partícula escalar elemental (una partícula sin espín y estructura interna). Quizás el bosón de Higgs tiene una estructura, pero hasta ahora no se ve así. Otro problema es cómo el valor distinto de cero del campo de Higgs en el vacío afecta la densidad de energía del vacío. Este problema era conocido antes del descubrimiento del bosón de Higgs, pero ahora, después del descubrimiento del bosón de Higgs, me parece “tratado más en serio”. La densidad de energía de vacío medida en cosmología es mucho más pequeña de lo que implica el campo de Higgs. Llegamos a la conclusión de que todavía no podemos calcular la energía del vacío a partir de la física de partículas.

No. El campo de Higgs y toda su dinámica se producen en una teoría del campo cuántico relativista. Allí, si sucede, es consistente con la relatividad.

Hay un aspecto técnico que podría conducir a problemas con la relatividad. Si diferentes cuadros vieran valores diferentes del campo de Higgs, entonces las masas en reposo de partículas serían dependientes de cuadros. Dado que la masa en reposo es independiente del marco, esto conduciría a una violación de la relatividad a distancias macroscópicas (aunque microscópicamente, el Universo seguiría siendo invariante de Lorentz y consistente con la relatividad).

El campo de Higgs es un campo escalar, lo que significa que su valor es el mismo en todos los marcos de referencia. [*] Esta propiedad significa que todas las masas en reposo son iguales en todos los marcos de referencia.

Curiosamente, parece que puede ser imposible que los campos (o más correctamente los operadores) que cambian bajo la transformación de Lorentz adquieran valores de expectativa de vacío como el bosón de Higgs.

[*] Técnicamente si haces un cambio de marco de referencia de [matemáticas] x \ rightarrow \ Lambda x [/ math], entonces [math] \ phi (x) \ rightarrow \ phi (\ Lambda x) [/ math], pero si [math] \ phi [/ math] es constante.

No. El campo de Higgs, a través de su bosón, proporciona partículas con sus masas en reposo, mientras que la relatividad especial habla de partículas relativistas con masa en reposo y con una velocidad cercana a la velocidad de la luz. Sin contradicción.

La teoría de la relatividad se ocupa de las velocidades y aceleraciones, pero no de las propiedades de la materia. La teoría cuántica trata con partículas y ondas, y por lo tanto con propiedades de la materia.

Por lo tanto, el descubrimiento del campo de Higgs no se contradice con la visión relativista de la materia.

De lo contrario. El campo de Higgs emerge de la rama relativista de la mecánica cuántica y sin el campo de Higgs no hay forma de explicar tanto la teoría del campo cuántico como la invariancia relativista.