Esa es una cuestión realmente complicada realmente.
Todo se desprende de cierta teoría / modelo, en este caso el Modelo Estándar, que contiene básicamente toda la información sobre partículas. Sin embargo, obtener esa información de este modelo es bastante difícil. Tendrá que pasar varios años para comprender y conocer las técnicas para obtener la información.
Para que el modelo estándar funcione correctamente, necesita la partícula que luego llamamos la partícula de Higgs. Resulta que la partícula de Higgs tiene un vev distinto de cero (valor de expectativa de vacío, un nombre elegante para describir que el vacío no está, de hecho, vacío). Como consecuencia, no podemos expandir el potencial de Higgs cerca del valor 0, sino solo cerca de ese vev. Este cambio producirá términos adicionales en la descripción matemática de las interacciones, y algunos de esos términos adicionales corresponden a masa.
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Para dar un ejemplo de la magia que describí anteriormente, necesitas saber algunas cosas. Los términos de masa en el modelo son siempre proporcionales al cuadrado del campo. Entonces, si tengo un campo de bosón [matemática] \ phi [/ matemática], entonces el término de masa generalmente se describe como:
[matemáticas] m ^ 2 \ phi ^ 2 [/ matemáticas]
Esta m no es la masa física del bosón, desafortunadamente no es tan fácil.
Las interacciones entre partículas se describen por el producto de los campos. El término [matemáticas] g \ phi ^ 2 H [/ matemáticas] (he llamado al campo H de Higgs para que sea simple), describirá las interacciones entre dos bosones [matemáticas] \ phi [/ matemáticas] y un bosón de Higgs . El parámetro [math] g [/ math] representa la fuerza de estas interacciones (alternativamente, puede interpretarlo como la probabilidad de que tal interacción sea)
Entonces, ¿recuerda cómo el campo H de Higgs tenía un valor de expectativa de vacío distinto de cero? Esto significa que siempre puedo describir el campo H como [matemáticas] H = \ langle H \ rangle + H ‘[/ math]. Aquí [math] \ langle H \ rangle [/ math] es ese vev (¡y no es dinámico!), H ‘es la parte dinámica del campo total. Dado que H ‘es el campo dinámico (y [matemáticas] \ phi [/ matemáticas] por supuesto), el primer término tiene dos campos, el segundo tiene 3. Entonces, el primero corresponde a un término de masa, el
Un término como [math] g \ phi ^ 2 H [/ math] ahora se puede escribir como [math] g \ phi ^ 2 \ langle H \ rangle + g \ phi ^ 2 H ‘[/ math].
Dado que H ‘es el campo dinámico (y [matemáticas] \ phi [/ matemáticas], por supuesto), el primer término tiene dos campos, el segundo tiene 3. Entonces, el primero corresponde a un término de masa, el segundo término tiene 3 términos y Es por lo tanto una interacciones. ¡Como puede ver, de repente tenemos un término que se usa para describir la masa del campo bosón [math] \ phi [/ math] !.
Hay bastantes tecnicismos con esto. Como se mencionó, m ^ 2 no corresponde a la masa real de las partículas, requiere mucho trabajo para obtener una buena estimación de la masa a partir de la teoría.
Puede pensar que hicimos trampa, que no hay nada que nos impida poner un término [matemática] m ^ 2 \ phi ^ 2 [/ matemática] manualmente. Sin embargo, esto no está permitido debido a varias simetrías que el modelo debe obedecer, algo que no mencioné.
De todos modos, el hecho de que el Bosón de Higgs tenga un vev distinto de cero lleva a otros campos a adquirir una masa debido a los términos de interacción que tienen con el Campo de Higgs completo. Como tal, puede interpretar el campo de Higgs como un campo de fondo siempre constante, y diferentes partículas interactúan de manera diferente con él. Cuanto más fuerte es la interacción, más energía se requiere para mover cosas / más fuerza se necesita para mover los objetos. Esto se alinea con nuestra idea de inercia y, por lo tanto, de masa.
