Las partículas interactúan con el bosón de Higgs si y solo si tienen cargas de fuga eléctrica. Estas cargas se dividen en isospin [matemáticas] SU_L (2) [/ matemáticas] e hipercarga [matemáticas] U_Y (1). [/ Matemáticas]
La simetría del indicador [math] SU (2) \ times U (1) [/ math] se rompe en el modelo estándar precisamente de tal manera que la isospin y la hipercarga se mezclan de una manera que garantiza que el fotón permanecerá sin masa – esto es un requisito previo de cualquier modelo realista de física de partículas porque, según los mejores límites conocidos, el fotón en realidad no tiene masa. Entonces esto se incorporó a la teoría. Esa es la razón: la gente escribió la teoría para que el fotón permaneciera sin masa en todos los órdenes de la teoría de la perturbación.
Lo que es interesante sobre el mecanismo de Higgs es que permite que los bosones de vectores masivos, los [matemáticos] W ^ \ pm [/ matemáticos] y [matemáticos] Z_0 [/ matemáticos] obtengan masas muy grandes sin destruir el medidor invariancia y, por lo tanto, también la renormalisability de la teoría. Los vectores masivos son necesarios para hacer una teoría viable de las interacciones débiles, que son de muy corto alcance y muy conocidas por la física nuclear que se remonta mucho tiempo atrás, así como la física de partículas que se realizó a medida que los aceleradores mejoraron. y mejor durante los años 1930, 1940, 1950, 1960 y así hasta el día de hoy, con la operación muy exitosa del LHC.
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Eso es lo que realmente nos compra el bosón de Higgs: hace una teoría consistente de los bosones de vector masivo a través de la ruptura espontánea de simetría.
Las otras partículas, quarks y leptones, que se unen a los campos de Higgs ganan masas por interacción con su valor de expectativa de vacío, a través de acoplamientos Yukawa, y sus masas son en realidad parámetros libres en la teoría.
La excepción aquí es el sector de neutrinos de la teoría para la cual los orígenes de la matriz de masa son oscuros y parecen estar más allá del modelo estándar.
Es apenas posible que uno de los tres neutrinos no tenga masa, pero la mayoría de las personas que trabajan en el campo lo considerarían muy poco probable. Me gustaría que fuera cierto. Le daría al fotón un compañero fermión sin masa (no un súper compañero). Pero probablemente no sea cierto.
En cualquier caso, las masas de neutrinos son muy, muy pequeñas, lo cual es interesante.
Los gluones no tienen isospin ni hipercarga y permanecen sin masa al nivel de QCD Lagrangian después de la ruptura de la simetría de electroválvula, pero los gluones están confinados, por lo que cualquier discusión sobre una masa de gluón es algo cuestionable para comenzar. Pero la simetría del color no se rompe, por lo que es consistente asignar sus masas como cero. Las masas de Quark también tienen sus problemas, ya que los quarks también están confinados, pero estas masas pueden definirse dentro de cierto nivel de ambigüedad mediante su participación en los mesones y la observación de su descomposición en otros quarks y leptones.
El gravitón, si existe, tampoco tendría masa, pero eso está más allá del alcance del modelo estándar.
Entonces, las partículas verdaderamente sin masa son bestias raras. Realmente solo el fotón parece muy seguro.
Sin embargo, en cierto sentido solo hay un quark verdaderamente masivo, y ese es el mejor en [math] 175 [/ math] GeV. Es probable que no sea coincidencia que la masa de bosones de Higgs 125 GeV y las masas de bosones W y Z también sean del mismo orden de magnitud y que no haya nada más alrededor de esta masa.
No existe una teoría subyacente real de toda la matriz de masa, por lo que, en cierto sentido, es una exageración muy grande decir, como a veces hacen las personas que deberían saber mejor, que el campo de Higgs explica la masa. Ciertamente no lo hace.
No te dice los valores de esas masas en absoluto, y debe haber alguna teoría subyacente que los explique, uno siente.
En cierto sentido, parece que la mayoría de las partículas elementales están bastante cerca de sin masa, pero algunas simetrías especiales han mantenido el fotón y tal vez, solo tal vez, un neutrino en cero. Las otras masas pueden expresarse perturbativamente en términos de la masa superior.
Cuando se trata del fotón, inmediatamente me llevo a considerar que, de hecho, puede no ser exactamente sin masa, pero esa falta de masa requiere que una partícula viaje localmente a lo largo de los conos de luz, que se disparan a través del espacio-tiempo, tanto especial como general. relatividad, y que son fundamentales en la geometría peculiar del espacio-tiempo.
Parece bueno tener algunas partículas que realmente se propagan a lo largo de esas superficies, ya que el grupo local de invariancia isométrica con el que están asociadas parece estar irrevocablemente mezclado con toda la física teórica a nivel de interacciones fundamentales.
Entonces, ahí lo tienes: el fotón, tal vez un neutrino, y tal vez el gravitón si existe, no tiene masa.
Nadie sabe por qué, pero podemos especular.
