Alternativen zum Standard-Higgs-Modell

Das Alternative Modelle zum Standard-Higgs-Modell sind Modelle, die von vielen Teilchenphysikern in Betracht gezogen werden, um einige der bestehenden Probleme des Higgs-Bosons zu lösen. Zwei der am häufigsten untersuchten Modelle sind die Quanten-Trivialität und das Higgs-Hierarchie-Problem.

Überblick[edit]

In der Teilchenphysik entstehen aus Elementarteilchen und Kräften die Welt um uns herum. Physiker erklären das Verhalten dieser Teilchen und ihre Wechselwirkung mit dem Standardmodell – einem weithin akzeptierten Rahmen, von dem angenommen wird, dass er den größten Teil der Welt erklärt, die wir um uns herum sehen.[1] Als diese Modelle entwickelt und getestet wurden, schien es zunächst so, als würde die Mathematik hinter diesen Modellen, die in bereits getesteten Bereichen zufriedenstellend war, auch Elementarteilchen verbieten, irgendeine Masse zu haben, was deutlich zeigte, dass diese anfänglichen Modelle unvollständig waren. 1964 veröffentlichten drei Gruppen von Physikern fast gleichzeitig Arbeiten, in denen beschrieben wurde, wie diesen Teilchen Massen gegeben werden können, wobei Ansätze verwendet wurden, die als Symmetriebrechung bekannt sind. Dieser Ansatz ermöglichte es den Teilchen, eine Masse zu erhalten, ohne andere Teile der Teilchenphysik-Theorie zu brechen, die bereits als vernünftig angesehen wurden. Diese Idee wurde als Higgs-Mechanismus und spätere Experimente bekannt[which?] bestätigte, dass ein solcher Mechanismus existiert – aber sie konnten nicht genau zeigen Wie es passiert.

Die einfachste Theorie, wie dieser Effekt in der Natur abläuft, und die Theorie, die in das Standardmodell aufgenommen wurde, war, dass, wenn eine oder mehrere einer bestimmten Art von „Feld“ (bekannt als Higgs-Feld) zufällig den Raum durchdringen, und Wenn es auf bestimmte Weise mit Elementarteilchen interagieren könnte, würde dies zu einem Higgs-Mechanismus in der Natur führen. Im grundlegenden Standardmodell gibt es ein Feld und ein verwandtes Higgs-Boson; In einigen Erweiterungen des Standardmodells gibt es mehrere Felder und mehrere Higgs-Bosonen.

In den Jahren, seit das Higgs-Feld und das Boson vorgeschlagen wurden, um die Ursprünge des Symmetriebrechens zu erklären, wurden verschiedene Alternativen vorgeschlagen, die darauf hinweisen, wie ein Symmetriebrechungsmechanismus auftreten könnte, ohne dass ein Higgs-Feld existieren muss. Modelle, die kein Higgs-Feld oder kein Higgs-Boson enthalten, werden als Higgsless-Modelle bezeichnet. In diesen Modellen erzeugt eine stark wechselwirkende Dynamik anstelle eines zusätzlichen (Higgs) Feldes den Vakuumerwartungswert ungleich Null, der die elektroschwache Symmetrie bricht.

Liste alternativer Modelle[edit]

Eine unvollständige Liste der vorgeschlagenen Alternativen zu einem Higgs-Feld als Quelle für das Brechen der Symmetrie enthält:

  • Technicolor-Modelle brechen die elektroschwache Symmetrie durch neue Eichwechselwirkungen, die ursprünglich der Quantenchromodynamik nachempfunden waren.[2][3]
  • Extra-dimensionale Higgsless-Modelle verwenden die fünfte Komponente der Eichfelder, um die Rolle der Higgs-Felder zu spielen. Es ist möglich, eine elektroschwache Symmetriebrechung zu erzeugen, indem den extradimensionalen Feldern bestimmte Randbedingungen auferlegt werden, wodurch die Aufschlüsselungsskala der Einheitlichkeit bis zur Energieskala der zusätzlichen Dimension erhöht wird.[4][5] Durch die AdS / QCD-Korrespondenz kann dieses Modell mit Technicolor-Modellen und mit „UnHiggs“ -Modellen in Beziehung gesetzt werden, bei denen das Higgs-Feld nicht partikulärer Natur ist.[6]
  • Modelle von zusammengesetzten W- und Z-Vektorbosonen.[7][8]
  • Top Quark Kondensat.
  • „Unitary Weyl Gauge“. Durch Hinzufügen eines geeigneten Gravitationsterms zur Standardmodellwirkung in gekrümmter Raumzeit entwickelt die Theorie eine lokale konforme (Weyl) Invarianz. Das konforme Maß wird durch Auswahl einer Referenzmassenskala basierend auf der Gravitationskopplungskonstante festgelegt. Dieser Ansatz erzeugt die Massen für die Vektorbosonen und Materiefelder ähnlich dem Higgs-Mechanismus ohne traditionelles Aufbrechen der spontanen Symmetrie.[9]
  • Asymptotisch sichere schwache Wechselwirkungen[10][11] basierend auf einigen nichtlinearen Sigma-Modellen.[12]
  • Preon und Modelle, inspiriert von Preons wie dem Ribbon-Modell von Standardmodell-Partikeln von Sundance Bilson-Thompson, basierend auf der Geflechttheorie und kompatibel mit der Schleifenquantengravitation und ähnlichen Theorien.[13] Dieses Modell erklärt nicht nur die Masse[clarification needed] Dies führt jedoch zu einer Interpretation der elektrischen Ladung als topologische Größe (Verdrehungen an den einzelnen Bändern) und der Farbladung als Verdrehungsarten.
  • Symmetriebrechung durch Nichtgleichgewichtsdynamik von Quantenfeldern oberhalb der elektroschwachen Skala.[14][15]
  • Unpartikelphysik und die Unhiggs.[16][17] Dies sind Modelle, die davon ausgehen, dass der Higgs-Sektor und das Higgs-Boson invariant skalieren, auch als Teilchenphysik bekannt.
  • In der Theorie des Superfluid-Vakuums können Massen von Elementarteilchen als Folge der Wechselwirkung mit dem physikalischen Vakuum entstehen, ähnlich wie beim Mechanismus der Spalterzeugung in Supraleitern.[18][19]
  • UV-Vervollständigung durch Klassifizierung, bei der die Vereinheitlichung der WW-Streuung durch Erzeugung klassischer Konfigurationen erfolgt.[20]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Heath, Nick, Die Cern-Technologie, die dabei half, das Gott-Teilchen aufzuspüren, TechRepublic, 4. Juli 2012
  2. ^ Steven Weinberg (1976), „Implikationen des Brechens der dynamischen Symmetrie“, Körperliche Überprüfung D., 13 (4): 974–996, Bibcode:1976PhRvD..13..974W, doi:10.1103 / PhysRevD.13.974.
    S. Weinberg (1979), „Implikationen des Brechens dynamischer Symmetrie: Ein Nachtrag“, Körperliche Überprüfung D., 19 (4): 1277–1280, Bibcode:1979PhRvD..19.1277W, doi:10.1103 / PhysRevD.19.1277.
  3. ^ Leonard Susskind (1979), „Dynamik spontaner Symmetriebrechungen in der Weinberg-Salam-Theorie“, Körperliche Überprüfung D., 20 (10): 2619–2625, Bibcode:1979PhRvD..20.2619S, doi:10.1103 / PhysRevD.20.2619, OSTI 1446928, S2CID 17294645.
  4. ^ Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J. (2004), „Auf dem Weg zu einem realistischen Modell des Higgsless Electroweak Symmetry Breaking“, Briefe zur körperlichen Überprüfung, 92 (10): 101802, arXiv:hep-ph / 0308038, Bibcode:2004PhRvL..92j1802C, doi:10.1103 / PhysRevLett.92.101802, PMID 15089195, S2CID 6521798
  5. ^ Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J.; Terning, John (2004), „Theorien in einem Intervall messen: Unitarität ohne Higgs“, Körperliche Überprüfung D., 69 (5): 055006, arXiv:hep-ph / 0305237, Bibcode:2004PhRvD..69e5006C, doi:10.1103 / PhysRevD.69.055006, S2CID 119094852
  6. ^ Calmet, X.; Deshpande, NG; Er, XG; Hsu, SDH (2009), „Unsichtbares Higgs-Boson, kontinuierliche Massenfelder und unHiggs-Mechanismus“ (PDF), Körperliche Überprüfung D., 79 (5): 055021, arXiv:0810.2155, Bibcode:2009PhRvD..79e5021C, doi:10.1103 / PhysRevD.79.055021, S2CID 14450925
  7. ^ Abbott, LF; Farhi, E. (1981), „Sind die schwachen Wechselwirkungen stark?“ (PDF), Physikbuchstaben B., 101 (1–2): 69, Bibcode:1981PhLB..101 … 69A, doi:10.1016 / 0370-2693 (81) 90492-5
  8. ^ Speirs, Neil Alexander (1985), „Zusammengesetzte Modelle schwacher Bosonen“, Doktorarbeit, Durham University
  9. ^ Pawlowski, M.; Raczka, R. (1994), „Ein einheitliches konformes Modell für fundamentale Wechselwirkungen ohne dynamisches Higgs-Feld“, Grundlagen der Physik, 24 (9): 1305–1327, arXiv:hep-th / 9407137, Bibcode:1994FoPh … 24.1305P, doi:10.1007 / BF02148570, S2CID 17358627
  10. ^ Calmet, X. (2011), „Asymptotisch sichere schwache Wechselwirkungen“, Mod. Phys. Lette. EIN, 26 (21): 1571–1576, arXiv:1012,5529, Bibcode:2011MPLA … 26.1571C, doi:10.1142 / S0217732311035900, S2CID 118712775
  11. ^ Calmet, X. (2011), „Eine alternative Sicht auf die elektroschwachen Wechselwirkungen“, Int. J. Mod. Phys. EIN, 26 (17): 2855–2864, arXiv:1008,3780, Bibcode:2011IJMPA..26.2855C, doi:10.1142 / S0217751X11053699, S2CID 118422223
  12. ^ Codello, A.; Percacci, R. (2009), „Fixpunkte nichtlinearer Sigma-Modelle in d> 2“, Physikbuchstaben B., 672 (3): 280–283, arXiv:0810.0715, Bibcode:2009PhLB..672..280C, doi:10.1016 / j.physletb.2009.01.032, S2CID 119223124
  13. ^ Bilson-Thompson, Sundance O.; Markopoulou, Fotini; Smolin, Lee (2007), „Quantengravitation und das Standardmodell“, Klasse. Quantengrav., 24 (16): 3975–3993, arXiv:hep-th / 0603022, Bibcode:2007CQGra..24.3975B, doi:10.1088 / 0264-9381 / 24/16/002, S2CID 37406474.
  14. ^ Goldfain, E. (2008), „Bifurkationen und Musterbildung in der Teilchenphysik: Eine einführende Studie“, EPL, 82 (1): 11001, Bibcode:2008EL ….. 8211001G, doi:10.1209 / 0295-5075 / 82/11001
  15. ^
    Goldfain (2010), „Nichtgleichgewichtsdynamik als Quelle von Asymmetrien in der Hochenergiephysik“ (PDF), Elektronisches Journal für Theoretische Physik, 7 (24): 219
  16. ^ Stancato, David; Terning, John (2009), „The Unhiggs“, Zeitschrift für Hochenergiephysik, 2009 (11): 101, arXiv:0807.3961, Bibcode:2009JHEP … 11..101S, doi:10.1088 / 1126-6708 / 2009/11/101, S2CID 17512330
  17. ^ Falkowski, Adam; Perez-Victoria, Manuel (2009), „Electroweak Precision Observables and the Unhiggs“, Zeitschrift für Hochenergiephysik, 2009 (12): 061, arXiv:0901.3777, Bibcode:2009JHEP … 12..061F, doi:10.1088 / 1126-6708 / 2009/12/061, S2CID 17570408
  18. ^ Zloshchastiev, Konstantin G. (2011), „Spontane Symmetriebrechung und Massenerzeugung als eingebaute Phänomene in der logarithmischen nichtlinearen Quantentheorie“, Acta Physica Polonica B., 42 (2): 261–292, arXiv:0912.4139, Bibcode:2011AcPPB..42..261Z, doi:10.5506 / APhysPolB.42.261, S2CID 118152708
  19. ^ Avdeenkov, Alexander V.; Zloshchastiev, Konstantin G. (2011), „Quantum Bose-Flüssigkeiten mit logarithmischer Nichtlinearität: Selbsttragfähigkeit und Entstehung räumlicher Ausdehnung“, Journal of Physics B: Atom-, Molekular- und Optische Physik, 44 (19): 195303, arXiv:1108.0847, Bibcode:2011JPhB … 44s5303A, doi:10.1088 / 0953-4075 / 44/19/195303, S2CID 119248001
  20. ^ Dvali, Gia; Giudice, Gian F.; Gomez, Cesar; Kehagias, Alex (2011), „UV-Vervollständigung durch Klassifikation“, Zeitschrift für Hochenergiephysik, 2011 (8): 108, arXiv:1010.1415, Bibcode:2011JHEP … 08..108D, doi:10.1007 / JHEP08 (2011) 108, S2CID 53315861

Externe Links[edit]