¿Por qué solo la fuerza débil muestra un comportamiento quiral?

En cuatro dimensiones, el estado natural de los fermiones sin masa es ser quiral, teniendo solo componentes zurdos o diestros.

El estado natural de los fermiones masivos de baja energía es no quiral.

La razón es que el fermión masivo (no Majorana) es una representación reducible del grupo de Lorentz que es (1 / 2,0) + (0,1 / 2). Mass se casa con estos dos componentes diferentes juntos. Sin masa, los componentes (1 / 2,0) y (0,1 / 2) no se conocen entre sí. Esto no significa que estos campos tengan que ser quirales, pero los campos sin masa son generalmente quirales y los campos masivos generalmente no son quirales.

Ahora, la segunda cosa es que hay un principio de que el término permitido por simetrías debería estar allí y debería ser su tamaño natural. Los campos no quirales pueden tener masas arbitrariamente grandes, por lo que se esperaría que los campos no quirales sean masivos no observables.

Entonces los campos que son muy ligeros deberían ser quirales. Entonces, si van a ser masivos, deberían experimentar una ruptura de la simetría quiral desarrollando una masa y las interacciones residuales de la luz, pero las partículas masivas son no quirales y conservan la paridad. Las fuerzas de corta distancia, reprimidas por Yukawa, no tienen paridad como buena simetría.

Este es el comportamiento general del modelo estándar: inicialmente quiral, pero experimenta una ruptura de la simetría quiral y las partículas desarrollan una masa debido a la ruptura de la simetría de electroválvula y las interacciones residuales no son quirales. Las fuerzas de corta distancia son las que violan la paridad (equivalente a quiral).

Por lo tanto, las interacciones quirales y no quirales son normales y esperadas, y el patrón demostrado en el Modelo estándar es bastante típico para una gran variedad de teorías.

Creo que también hay aspectos quirales en QCD, pero solo la interacción débil viola al máximo la paridad.

Esto es “porque” ( es decir, otra forma de decir lo mismo) el bosón W derecho, si existe, es mucho, mucho más pesado que el zurdo, al menos varios cientos de GeV más pesado, IIRC, por lo que solo entraría en juego con energías extraordinarias. Por supuesto, esta “explicación” simplemente plantea la pregunta, que luego se convierte en “¿Por qué las masas de los bosones W zurdos y diestros son tan diferentes?”

La razón es que las interacciones débiles no conservan la paridad que se descubrió experimentalmente en 1957. Paridad, no conservación de No sé si realmente hay una justificación teórica de esta violación de paridad, simplemente se supone que es una propiedad intrínseca de la fuerza débil.

¡Nadie lo sabe realmente!

El hecho de que exista un comportamiento quiral podría tener razones antrópicas porque evita que las partículas de materia adquieran una masa muy grande.

Además, si la fuerza fuerte fuera quiral, para que los quarks adquieran una masa, posiblemente tendría que haber un bosón de Higgs fuerte que a su vez rompería la fuerza fuerte y evitaría la formación de protones y neutrones. Por último, pero no menos importante, la quiralidad adicional restringe severamente qué constelaciones de partículas son incluso posibles de existir, debido a un criterio de consistencia llamado anomalía quiral.

Este es un hecho físico bien conocido de que la quiralidad está relacionada con la interacción débil, porque de hecho es la hilicidad de las partículas de masa, donde la hilicitud es invariante de Lorentz para tales partículas, por supuesto, este fenómeno físico está relacionado con la no conservación de la paridad en las débiles. interacción, como la desintegración beta. postulado por TDLee y verificado experimentalmente por CYWu en 1957.

La helicidad se relaciona físicamente con el concepto de partículas especulares, de hecho, si el giro paralelo en su dirección al movimiento se llama diestro con H = + 1, pero de lo contrario será-1, y se llama zurdo. en el caso de que las partículas con quiralidad de masa no sea lo mismo que la hilicidad, está relacionado con las matrices gamma de Dirac, puede leerlo en detalle en Wikipedia.