¿Qué es el campo de Higgs y el falso vacío?

¿Qué es un vacío en la teoría cuántica de campos?

En la teoría del campo cuántico, el espectro de partículas son perturbaciones del campo cerca de una solución clásica.

La solución clásica de energía más baja se llama el vacío de la teoría. Para un campo escalar como el Higgs, la solución de vacío es solo un valor constante del campo (el mismo valor en cada punto del espacio), donde el valor es el mínimo global del potencial.

Ejemplo de la función potencial:

¿Qué es un vacío falso en la teoría cuántica de campos?

Para un campo escalar, el potencial es solo una función de su valor constante. Debe ir al infinito en un valor muy grande del campo (o la teoría es inestable). Por lo tanto, debe haber un mínimo global (puede ser más de uno) en algún valor.

Posiblemente también hay mínimos locales. Como dijimos antes, las partículas son perturbaciones cercanas a una solución clásica. Todos los extremos locales (mínimo o máximo) del potencial son soluciones clásicas, y podemos analizar el espectro de partículas cerca de tales soluciones. (esto se llama cuantización)

Los puntos máximos locales son inestabilidades, incluso si tratamos de establecer el campo en estos puntos, fluirá rápidamente a un punto mínimo local. Simplemente puede obtener imágenes tratando de equilibrar una pelota alrededor de un punto máximo.

El mínimo global es el vacío verdadero , es estable.

Un mínimo local que no es el mínimo global se llama vacío falso . Uno puede configurar el campo en estados tan clásicos. Tales estados son metaestables, es decir, el campo decaerá al verdadero vacío eventualmente. Sin embargo, el medio tiempo de descomposición puede ser muy largo (depende de los detalles).

A veces, el término falso vacío también se usa para estados inestables (puntos máximos).

¿Qué es el campo de Higgs?

El campo de Higgs es un campo escalar dentro del modelo standrad de campos de partículas. No es un componente único, sino un multiplete de 4 campos diferentes, que escribimos como un vector complejo bidimensional.

El potencial del campo de Higgs depende solo de su norma. (… esto es un poco técnico). Mediante el uso de simetrías podemos reducir las soluciones clásicas a la forma

[matemáticas] \ vec {\ phi} = \ left (0, \ phi_1 \ right) = \ left (0, ve ^ {i \ theta} \ right) [/ math]

El potencial es una función del cuadrado de v:

[matemáticas] V (\ vec \ phi) = a + bv ^ 2 + cv ^ 4 [/ matemáticas]

¿Qué es la teoría del falso vacío de Higgs?

‘a’ solo cambia el potencial.

‘c’ debe ser positivo (para la estabilidad)

El punto mínimo del potencial es

if [math] b \ geq0 [/ math], [math] V \ rightarrow min [/ math] then [math] v = 0 [/ math]

if [math] b <0 [/ math], [math] V \ rightarrow min [/ math] then [math] v = \ sqrt {- \ frac {b} {2c}} [/ math]

¡No hay mínimos locales que no sean los mínimos globales en absoluto!

Por lo tanto, no hay vacío falso (metaestable) para los campos de Higgs.

Nota:

Lo anterior es la visión física del sujeto.

Es posible considerar términos más altos del potencial (como v ^ 6, …). Lo que podría conducir a un mínimo global existente que está por debajo de nuestros mínimos locales. Hasta donde yo sé, no hay evidencia de que exista tal mínimo global.

Para analizar el potencial de Higgs en escalas (VEV) que están mucho más lejos de las escalas de modelo estándar, necesitamos conocer la física a escalas más allá de lo que sabemos hasta ahora (LHC).

Transición de fase (corregir algunos conceptos erróneos comunes)

El valor de ‘b’ depende de la temperatura. En el universo muy caliente temprano [matemática] b> 0 [/ matemática], y el Higgs está en el origen ([matemática] v = 0 [/ matemática]). A medida que el universo se enfría, b se vuelve más pequeño y negativo (hasta que entra en el valor de baja temperatura que vemos hoy).

A medida que ‘b’ disminuye por debajo de 0, sigue el campo de Higgs (es el valor de expectativa de vacío).

Durante el proceso de enfriamiento, es posible que en diferentes puntos del espacio haya una diferencia en el valor de ‘v’ (debido a las fluctuaciones de temperatura) o su fase ‘[math] \ theta [/ math]’, habrá “Burbuja” de un vacío. Tales diferencias no son soluciones clásicas (ya que el campo no es realmente constante), y decaerán con el tiempo para un valor universalmente constante.

Nota: En un universo en expansión, es posible que la tasa de expansión sea tan grande que las diferencias en el campo de Higgs no puedan cambiar. Pero esa es una historia diferente (y que yo sepa, no es el caso en nuestro universo).

Kurzgesagt tiene un gran video que trata sobre todo el asunto de False Vacuum. Supongo que deberías verlo tan pronto como termines de leer esta respuesta.

Bien, ya que tienes una comprensión preliminar del campo de Higgs, no te aburriría con las analogías repetitivas, y simplemente saltaría al quid de la cuestión. El campo de Higgs es un campo cuántico variable distinto de cero. Es decir, a diferencia de otros campos cuánticos que impregnan el universo, su valor nunca puede ser exactamente 0, hay fluctuaciones constantes. Ahora, este potencial de Higgs puede ser estable (vacío verdadero) o inestable (vacío falso). Si es estable, significa que está en su estado de energía más bajo, y deberíamos estar seguros. Sin embargo, si el potencial es inestable o más exactamente, ‘metaestable’, la vida podría ser realmente arriesgada. En un potencial inestable, al igual que una roca en la cima de una colina, hay una gran cantidad de energía potencial, un empujón y cuesta abajo que rodamos. Sin embargo, un ligero empujón en el potencial de Higgs puede tener un impacto mucho más devastador que una roca gigante. Un evento de alta energía puede empujar una región del universo desde el falso vacío al verdadero vacío, creando una verdadera burbuja de vacío de potencial mortal. Las paredes de esta burbuja viajarán en c, hacia todas las direcciones, vaporizándose, incinerando todo a su paso.

Y espere, no solo un evento de alta energía, un proceso de mecánica cuántica llamado túnel también puede causar esto. La muerte a manos de la descomposición del vacío será rápida, inesperada, un espectáculo visual (al igual que en Kingsman, con las cabezas explotando, menos las explosiones coloridas).

Todo esto puede parecer una jerga física a la que nadie suele prestar atención, pero algunas mediciones sugieren que el potencial de Higgs es realmente metaestable (sin embargo, las opiniones de la comunidad física no son unánimes). La vida, el universo y todo lo que conocemos se arruinaría. Ni siquiera el Corazón de Oro podría salvarte (a menos que inventen un pulgar electrónico de autostop multiverso, supongo). La verdadera burbuja de vacío es un escenario donde Everyone Dies ™ (escenario hipotético) en el sentido más verdadero de la palabra.

Dave Consiglio no estaría en desacuerdo. Una devastación de tal escala nunca puede ser superada ni siquiera por Galactus con esteroides enloquecidos (¡Necesitamos una película sobre esto!)

Sin embargo, terminemos esto con una nota alta, es muy, muy poco probable que el universo se convierta en presa de una verdadera descomposición del vacío. Otros destinos finales como el Heat Death son mucho más probables. Esto es apoyado por algunos argumentos lógicos. En primer lugar, un evento como la inflación, que ocurrió en la infancia cosmológica del universo, ciertamente habría llevado al potencial de Higgs por encima del límite (es decir, si el universo fuera metaestable). Como no fue así, o el evento (inflación) no fue lo suficientemente enérgico, o la inflación no ocurrió en absoluto. También podría implicar que el universo es de hecho más estable de lo que se supone. Incluso si una verdadera burbuja de vacío está en camino, pero lo suficientemente lejos, puede que nunca nos alcance, ya que c es una velocidad insignificante en comparación con el tamaño del universo. La expansión acelerada del universo, nos ayudará a distanciarnos de la muerte inminente.

Sin embargo, nunca podemos saberlo con seguridad hasta que sea demasiado tarde. Una verdadera burbuja de vacío podría ser nuestro camino cuando termine el tip…

En mi opinión, no es más que una táctica de miedo por parte de los medios de comunicación, que generalmente sobresalen cuando se trata de llamar la atención. Encontrar la partícula de Higgs, que junto con el quark top, puede predecir la energía del vacío y determinar el destino del universo, o al menos eso es lo que dice la teoría actual. Lo que las historias que he visto implican es que el falso vacío y el verdadero vacío ahora se pueden diferenciar para que sepamos si el universo puede implosionar repentinamente y dejamos de existir. Hemos estado aquí por cerca de 14 mil millones de años, no creo que debamos preocuparnos.

En primer lugar, no creo en el campo de Higgs o en la partícula de Higgs, no es necesario en la teoría de las ultra ondas. Ni siquiera hay una razón para conjurar algo como un falso vacío, el vacío existente está perfectamente bien. Los bosones son bosones y ninguno es diferente de otro. La masa es una propiedad inherente de las cadenas que forman partículas de materia en UT, por lo que no se requiere archivar. Si solo está interesado en la respuesta rápida, está bien, pero si desea saber cómo construir un universo que sea físico y que no requiera las ideas extrañas y generalmente extrañas de la teoría estándar, vaya a http: //www.ultrawavetheory .org y descargue el libro gratis. Tendrás ventaja sobre todos los que no lo hayan leído, ya que algún día en un futuro próximo será una lectura obligatoria.

En la teoría del campo cuántico, un vacío falso es un vacío hipotético que existe solo con un mínimo local de energía y, por lo tanto, no es estable, en contraste con un vacío verdadero, que existe en un mínimo global y es estable. Un falso vacío puede ser muy longevo o metaestable.

El estado fundamental del Universo depende del potencial del campo de Higgs. Si el Universo se encuentra en el mínimo global del potencial (un estado de vacío “verdadero”), entonces es estable. Pero si el mínimo es local y existe un mínimo más profundo, el vacío es “falso”, y el Universo podría tunelizarse catastróficamente hacia el verdadero estado de vacío.

https://physics.aps.org/articles