Si los electrones ganan su masa al pasar por el campo de Higgs, ¿por qué los fotones no tienen masa a pesar de que están pasando por el campo de Higgs?

La razón es que un fotón es un bosón con espín entero mientras que un electrón es un fermión con espín medio entero. El campo de Higgs o, más precisamente, el valor de expectativa de vacío distinto de cero del campo de Higgs, solo se acopla a un fermión a través de una interacción conocida como acoplamiento Yukawa. La teoría unificada del campo cuántico de la fuerza electromagnética y la débil fuerza nuclear publicada en 1967 por Weinberg requiere que solo un fermión pueda tener un acoplamiento Yukawa con el campo de Higgs.

Por cierto, el bosón de Higgs es una excitación cuantificada masiva del campo de Higgs. Tiene una vida útil de solo unos pocos segundos.

Así es como los leptones (electrones, muones y taones) y los quarks obtienen sus masas. Neutrino también es un leptón con una masa pequeña, pero su masa probablemente tenga otra fuente.

Un fotón sin masa también puede adquirir masa, pero eso requiere una ruptura espontánea de la simetría de calibre U (1) transportada por un fotón. Sucede dentro de un superconductor. Es por eso que un superconductor expulsa el campo magnético externo, un efecto conocido como el efecto Meissner.

Sanjay ha resaltado algunos aspectos de la diferencia entre los términos de masa de fermión y bosón vectorial a través del campo de Higgs. Pero se saltó una pregunta más sutil: ¿por qué el fotón no obtiene una masa del mecanismo de Higgs cuando lo hacen los bosones vectoriales [matemáticas] W ^ \ pm [/ matemáticas] y [matemáticas] Z ^ 0 [/ matemáticas]?

La respuesta corta es que el mecanismo de Higgs de “ruptura de simetría” tiene solo 3 masas de bosones de vector para dar, pero hay 4 bosones de vector en la parte de electrodébil del Modelo Estándar. El que queda atrás es la definición del fotón: si comienzas por asumir un fotón sin masa y preguntas por qué el Higgs no interactúa con él, el argumento rápidamente se vuelve circular.

Para respuestas más largas: si el bosón de Higgs da masa a otras partículas, ¿por qué los fotones no tienen masa?

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