Ich halte die tiefgreifende Asymmetrie in der Empfindlichkeit linker und rechter chiraler Teilchen für eine der bemerkenswertesten analytischen Beobachtungen, die im Standardmodell erfasst wurden. Doch für einige habe ich nicht viel an Diskussionen gefunden, die sich Sorgen darüber machen, warum solch eine wirklich bemerkenswerte Tatsache wahr ist. Ich kann nicht umhin, ein klein wenig an Ansichten über die Bewegungen von Planeten vor Newton erinnert zu werden ... Sie wissen, "es sind Engel, die sie herumschubsen, fragen Sie nicht warum!"
Im Ernst, ich weiß, dass das Standardmodell viele Vorgaben enthält ... aber sicherlich hat jemand darüber nachgedacht, warum das Universum eine so nicht intuitive und daher interessante Asymmetrie aufweisen könnte? Und vielleicht sogar einige solide Spekulationen oder vollständige Theorien darüber entwickelt, warum solche auffälligen chiralen Asymmetrien in der Natur existieren?
Gibt es solche Theorien oder ist diese Asymmetrie wirklich nur eine „Gegebenheit“ und nichts weiter?
Sicherlich hat jemand darüber nachgedacht, warum das Universum eine so nicht intuitive und daher interessante Asymmetrie aufweisen könnte?
Wie immer, wenn es um gültige und wichtige physikalische Theorien geht, ist der Grund, warum das Universum nicht intuitive Eigenschaften hat, einfach, dass die Intuition falsch ist. Argumente, die auf falscher Intuition beruhen, sind irrational und unwissenschaftlich.
Es gibt rational gesehen keinen Grund, warum die Naturgesetze links-rechts-symmetrisch sein sollten. Insbesondere Spin-1/2-Fermionfelder können natürlicherweise in Elementarstücken auftreten, die 2-Komponenten-Spinoren sind. 2-Komponenten-Spinoren erlauben von Natur aus eine Links-Rechts-Asymmetrie und da die linkshändigen und rechtshändigen Komponenten der Dirac-4-Spinoren unter den Eichgruppen unterschiedliche Ladungen haben können, überträgt sich diese Asymmetrie auch auf die Wechselwirkungen.
Es wäre ungewöhnlich und etwas unwahrscheinlich, wenn alle 2-Komponenten-Spinorfelder zu 4-Spinoren kombiniert werden könnten, in denen die Paare von 2-Komponenten-Spinorfeldern unter allen Eichgruppen die gleichen Ladungen haben. Die minimalen Bausteine sind die 2-Komponenten-Spinoren und solange wir sie und ihre Ladungen auf eine Weise kombinieren, die frei von Eichanomalien ist, ist es eine gültige Theorie. Die links-rechts-symmetrischen Theorien bilden einen kleinen (aber nicht unendlich kleinen) Bruchteil der erlaubten Theorien.
Der richtigere Weg, Ihre Frage zu formulieren, wäre zu fragen, warum wir die Intuition geschaffen haben, dass die Welt links-rechts-symmetrisch sein sollte. Der Grund ist, dass die Welt ungefähr links-rechts-symmetrisch ist. Denn bei großen Distanzen, dh niedrigen Energien, verschwinden alle Kräfte – speziell die schwache Kraft – die die Physik links-rechts-asymmetrisch machen, weil sie von massiven Boten (W-Bosonen und Z-Bosonen) verursacht werden.
Die einzige ununterbrochene Gruppe bei niedrigen Energien – und daher die einzige Kraft mit großer Reichweite (außer der Schwerkraft) – ist der Elektromagnetismus und seine Gruppe. Unter dieser Gruppe gibt es eine Paarung der 2-Komponenten-Spinoren und die Physik ist links-rechts-symmetrisch. Das ist kein Zufall. Das elektromagnetische , die ununterbrochene Gruppe, ist als die Gruppe definiert , unter der das Vakuumkondensat neutral ist. Da es neutral ist, aber immer noch in der Lage ist, die beiden 2-Komponenten-Spinoren in den massiven Dirac-4-Komponenten-Spinoren ineinander umzuwandeln (was der Massenterm tut), impliziert dies, dass diese beiden 2-Komponenten-Spinoren die gleichen Ladungen haben müssen dieses elektromagnetische .
Der vorherige Satz gilt nicht für Neutrinos, weil sie wahrscheinlich streng neutrale Teilchen sind, die durch Majorana-Fermionen beschrieben werden, deren "Anzahl der Freiheitsgrade" genau die gleiche ist wie für ein 2-Komponenten-Weyl-Fermion.
Man kann auch links-rechts-symmetrische Modelle erhalten, indem man eine Symmetrie in einem grundlegenderen links-rechts-symmetrischen Modell bricht. Es ist jedoch wirklich kein gültiges Argument bekannt, das darauf hinweist, dass der Startpunkt links-rechts-symmetrisch sein sollte .
Anthropischer Zusatz
Tatsächlich habe ich die Antwort aktualisiert, indem ich diesen Absatz hinzugefügt habe. Es gibt einen anthropischen Grund, warum die Welt ähnliche diskrete Symmetrien besser verletzen sollte. Die Naturgesetze erlauben sowohl Materie als auch Antimaterie. Ihre Eigenschaften hängen immer durch die CPT-Symmetrie zusammen. Aber wenn es auch eine exakte C-Symmetrie oder CP-Symmetrie gäbe, wären Materie und Antimaterie im frühen Universum ausgeglichen und sie würden ziemlich genau miteinander vernichten. Da etwas Materie übrig bleibt, konnte die Symmetrie nicht exakt sein. Andrei Sacharow formulierte tatsächlich die notwendigen Sacharow-Bedingungen für die Baryogenese. , Verletzung und Wechselwirkungen außerhalb des thermischen Gleichgewichts. Ich realisiere es Verletzung ist nicht wirklich da, aber es ist ziemlich nah dran Verletzung, die in der Liste gefunden wird. Die Liste reicht aus, um zu sagen, dass Verletzungen diskreter Symmetrien notwendig sind, damit Leben existieren kann.
Sicherlich hat jemand darüber nachgedacht, warum das Universum eine so nicht intuitive und daher interessante Asymmetrie aufweisen könnte?
Ach ja, auf jeden Fall. Ich habe für einen (obwohl ich keinen wesentlichen Beitrag zur Frage geleistet habe)! :)
Es gibt eine Reihe von "links-rechts-symmetrischen" Modellen, die normalerweise eine Gruppe wie beinhalten bei dem die wird durch einen Higgs-Mechanismus spontan gebrochen. In InspireHEP finden Sie eine Reihe häufig zitierter Artikel .
Ich fand diese Modelle schon immer sehr interessant, hatte aber noch keine Gelegenheit, daran zu arbeiten! Wenn Sie etwas Gutes finden, lassen Sie es mich wissen. :)
Michael
Shiva
twistor59
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Lubos Motl
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