О бозоне Хиггса

[ATI.HeNRy]

Валерий Тельнов (ИЯФ СО РАН) о бозоне Хиггса
Профессор Валерий Иванович Тельнов, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук, объясняет, почему на бозоне Хиггса физика не заканчивается.
http://www.computerra.ru/interactive/724659/

Прочитав эту статью, меня заинтересовали последние рассуждения привожу их здесь:

Цитата:

- Так можно ли сказать, что с открытием хиггсовского бозона мы поняли, почему тела имеют массу?

- Этот заключительный вопрос очень важен. Всё не совсем так. Хиггсовский механизм придает массы элементарным частицам: кваркам, лептонам, бозонам. Однако масса обычной материи, состоящей, в основном, из протонов и нейтронов, только на 2 процента обусловлена хиггсовским скалярным полем. Дело в том, что масса кварков, находящихся в протоне, составляет всего 2 процента от массы протона. А откуда взялась остальная масса? Масса ядра, например, меньше, чем масса составляющих его протонов и нейтронов. Так называемый дефект массы является источником ядерной энергии.

А для протона всё наоборот. Как же так? Вопрос очень непростой. Сначала рассмотрим один пример. Фотоны, как известно, имеют нулевую массу. Однако если ими наполнить ящик, то ящик с фотонами будет иметь массу, равную энергии всех фотонов, делённую на скорость света в квадрате. В протоне, правда, всё не так и намного сложнее. Рискну сформулировать, оперируя не совсем понятными словами. Итак, вакуум совсем не пустой. В нём постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы, это следует из квантовой механики. Имеются флуктуации глюонного поля, рождаются и исчезают кварк-антикварковые пары.

Так вот, глюонное поле действует на кварки и антикварки, меняет направление их движения, приводя к их эффективному взаимодействию, за счет которого кварк-антикварковая пара становится одной частицей, бозоном, и образуют кварк-антикварковый конденсат. Это похоже на куперовские пары в сверхпроводнике.

Валентные кварки в протоне взаимодействуют с этим конденсатом, выбивают кварк из пары, занимая его места. В результате кварки в протоне приобретают динамическую массу около 300 МэВ (их голая масса меньше 10 МэВ). Поскольку в протоне три кварка, то отсюда и получается масса протона 930 МэВ. Данное явление очень сложно рассчитать. Оно следует из квантовой хромодинамики, описывающей взаимодействие кварков, но из-за сложности явления решить данную задачу удалось только совсем недавно с помощью суперкомпьютера.

Резюме: 2 процента массы вещества обусловлены хиггсовским полем, а 98 - квантовой хромодинамикой.

Ещё одно замечание. Массы электрона и мюона определяются хиггсовским полем, отношение их масс равно 200. Это есть отношение констант взаимодействия электрона и мюона с хиггсовским полем. Мы не знаем происхождение значений этих констант. Нужна более глубокая теория, которая смогла бы это объяснить. Так что обнаружение бозона Хиггса - это великое достижение, но с другой стороны, число вопросов не уменьшилось, а только возросло. Ещё очень далеко до того прекрасного времени, когда физики научатся выводить все законы природы, исходя из минимального набора трёх фундаментальных констант.

Получается за массы электрона и мюона отвечает полностью только хиггсовое поле или нет?
Где можно поподробнее узнать об возникновении массы за счет взаимодействия частиц с хиггсовым полем?
Могут ли Гравитационное поле и хиггсовое поле как то связаны, если на это предпосылки?
вот например интересное соотношение:

$\left (\frac{m_{e}}{m_{H}} \right )^{2}\approx \frac{G}{4}$

[EvilPhysicist]

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

Где можно поподробнее узнать об возникновении массы за счет взаимодействия частиц с хиггсовым полем?

Почти в любой книжке по калибровочным полям. Например Рубаков, классические калибровочные поля.

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

Могут ли Гравитационное поле и хиггсовое поле как то связаны, если на это предпосылки?

Не только могут, но и связаны. Так же как и остальная материя - через тензор энергии-импульса.

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

вот например интересное соотношение:
$\left (\frac{m_{e}}{m_{H}} \right )^{2}\approx \frac{G}{4}$

Соотношение не интересное, потому что взято с потолка.

[ATI.HeNRy]

EvilPhysicist
Спасибо за ответы!

EvilPhysicist в сообщении #669806 писал(а):

Соотношение не интересное, потому что взято с потолка.

То что оно не подкреплено ни какими выводами, я с Вами абсолютно согласен, но мне почему то показалось интересным даже 4-ка в формуле соответствует одному из каналов распада бозона Хиггса на 4 лептона.

[arseniiv]

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

Получается за массы электрона и мюона отвечает полностью только хиггсовое поле или нет?

Свободных — да, только оно.

[Munin]

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

Получается за массы электрона и мюона отвечает полностью только хиггсовое поле или нет?

Да. На такие вопросы можно найти ответы, просто глядя на лагранжиан Стандартной Модели.

[ATI.HeNRy]

Munin в сообщении #669842 писал(а):

Да. На такие вопросы можно найти ответы, просто глядя на лагранжиан Стандартной Модели.

эта та формула которая из 30 строчек :) ? не спасибо

[EvilPhysicist]

ATI.HeNRy в сообщении #669813 писал(а):

но мне почему то показалось интересным даже 4-ка в формуле соответствует одному из каналов распада бозона Хиггса на 4 лептона.

Я не специалист в физике элементарных частиц, но могу гарантировать, что 4 к этому отношения не имеет ни какого.

ATI.HeNRy в сообщении #669867 писал(а):

эта та формула которая из 30 строчек :) ? не спасибо

А вы смотрите только на ту её часть, что описывает электроны.

[Munin]

ATI.HeNRy в сообщении #669867 писал(а):

эта та формула которая из 30 строчек :) ? не спасибо

Это если её всю расписать, она из 30 строчек. А структура у неё очень простая. "$\text{поле}+\text{поле}\times\text{поле}$" Вот то, что умножается на поле Хиггса - то с ним и взаимодействует. Мюон и электрон входят в этот лагранжиан совершенно одинаково. Массовых членов своих у них нет, а члены взаимодействия с полем Хиггса - есть.

По сути, это способ записать одной формулой то, что для младших школьников пишут отдельно и словесными формулировками. Типа "электрические заряды притягиваются и отталкиваются, массы притягиваются..."

[lek]

В стандартной модели массы электрона, мюона и Хиггса (в нулевом приближении) равны:

$$ m_{e}=f^{(e)}\frac{v}{\sqrt2},\qquad m_{\mu}=f^{(\mu)}\frac{v}{\sqrt2},\qquad m_{H}&=\sqrt2\mu=\sqrt{2\lambda}v. $$

Видно, что во всех трех формулах присутствует вакуумное среднее $v\simeq 246$ GeV, задающее масштаб нарушения электро-слабой симметрии (масштаб, при котором эти частицы приобретают массы). Ясно, что значение $v$ определяется константами самодействия скалярного поля $\mu^2$ и $\lambda$. Однако константы юкавского взаимодействия $f^{(e)}$ и $f^{(\mu)}$ остаются независимыми. Поэтому окончательный (положительный) ответ на вопрос

ATI.HeNRy в сообщении #669795 писал(а):

Получается за массы электрона и мюона отвечает полностью только хиггсовое поле или нет?

можно получить только тогда, когда будет найдена количественная связь между этими двумя группами констант.

[ATI.HeNRy]

lek в сообщении #669926 писал(а):

Массы электрона, мюона и Хиггса (в нулевом приближении) имеют вид

Спасибо, не знаю продолжу свои потолочные рассуждения, согласно приведенных Вами формул

$ \frac{m_{e}}{m_{H}}=\frac {f^{(e)}}{2\sqrt\lambda},\qquad \left (\frac{m_{e}}{m_{H}} \right )^{2}=\frac {(f^{(e)})^2}{4\lambda}$

с учетом моего потолочного соотношения получаем:

$\frac {(f^{(e)})^2}{\lambda}\approx G$

сразу прошу прощения за антинаучные выводы.

[Toucan]

ATI.HeNRy в сообщении #669953 писал(а):

согласно приведенных тобой формул

ATI.HeNRy, замечание за фамильярность. Читайте Правила форума:

Forum Administration в Правилах форума #27356 писал(а):

1) Нарушением считается:
…
е) ..., фамильярность (у нас принято обращаться друг к другу на "Вы")...

[lek]

Что такое $G$? Если это гравитационная постоянная, то

$$ G\simeq 6,7\cdot 10^{-39}\,\text{GeV}^{-2},\qquad m_{e}\simeq 0.000511\,\text{GeV},\qquad m_{H}\simeq 126\,\text{GeV}. $$

Поэтому $m^2_{e}/m^2_{H}$ не может совпадать с $G/4$ (как по размерности, так и по порядку величин)...

[ATI.HeNRy]

lek в сообщении #669992 писал(а):

Что такое $G$? Если это гравитационная постоянная, то

$$ G\simeq 6,7\cdot 10^{-39}\,\text{GeV}^{-2},\qquad m_{e}\simeq 0.000511\,\text{GeV},\qquad m_{H}\simeq 126\,\text{GeV}. $$

Поэтому $m^2_{e}/m^2_{H}$ не может совпадать с $G/4$ (как по размерности, так и по порядку величин)...

Как говорил EvilPhysicist это соотношение (безразмерная величина) взято с потолка и оно ровно:

$4\cdot \frac {m^2_{e}}{m^2_{H}}\approx 6,684\cdot 10^{-11} $

$$ G\simeq 6,673\cdot 10^{-11},\frac{\text{m}^3}{\text{kg}\cdot{\text{c}}^{2}} ,\qquad m_{e}\simeq 0.000510998\,\text{GeV},\text{правда с меньшей массой бозона } m_{H}\simeq 125\,\text{GeV}. $$

так как соотношение $m^2_{e}/m^2_{H}$ безразмерная величина, поэтому приводить гравитационную постоянную к другим размерностям не имеет смысла.

[Munin]

И к системе СИ её приводить не имеет смысла. А вы это сделали.

-- 11.01.2013 16:36:22 --

В системе СИ есть такие единицы:
1 секунда - 1/86 400 синодического периода вращения одной произвольно выбранной планетки во Вселенной вокруг собственной оси;
1 метр - 1/40 000 меридиана одной произвольно выбранной планетки во Вселенной;
1 килограмм - 1/1000 массы одного произвольно выбранного химического соединения в объёме 1 метр х 1 метр х 1 метр.

[DimaM]

Munin в сообщении #670281 писал(а):

1 метр - 1/40 000 меридиана одной произвольно выбранной планетки во Вселенной

Три нолика добавить надо бы.