Ich bin verwirrt über den Higgs-Mechanismus, insbesondere darüber, wie die Leptonen ihre Masse erhalten.
Das intuitive Bild, das ich in meinem Kopf habe, ist, dass, da die Leptonen mit dem Higgs-Feld interagieren, die Leptonen nun mit diesem Feld interagieren müssen, wenn sich das Higgs zu einem neuen VEV bewegt, während sie sich durch den Raum bewegen, was die Masse ergibt.
Aber das scheint nicht wirklich Wasser zu halten. Die masselosen Leptonen sind Zweikomponenten-Weyl-Spinoren. Um ein massives Lepton zu erhalten, müssen Sie tatsächlich zwei verschiedene Weyl-Spinoren zu einem 4-Komponenten-Dirac-Spinor kombinieren. Das bedeutet, dass das neue massive Lepton tatsächlich ein neues Teilchen ist, das vorher nicht existierte, oder ein Kondensat aus zwei verschiedenen alten Teilchen. Aber es scheint nicht richtig zu sein, es als das gleiche Teilchen wie zuvor (das masselose Lepton) nur mit einer Masse zu betrachten.
Übersehe ich hier etwas?
Im Standardmodell beziehen Fermionen ihre Masse eindeutig nicht aus dem Higgs-Mechanismus. Sie erhalten es durch das spontane Brechen der chiralen SU(2)×U(1)-Symmetrien durch das asymmetrische Vakuum des Higgs-Felds. Die rechten und linken chiralen Fermionen koppeln in einer Yukawa-Kopplung zusammen , und das vev des Higgs liefert ein Stück in dieser Kopplung, das als Fermion-Massenterm dient.
(Der Higgs-Mechanismus beschreibt, wie drei Freiheitsgrade im Higgs-Feld stattdessen eigentlich notwendige Bestandteile massiver Eichfelder sind.)
Ihre Fantasiebilder, die Sie zur Verfügung stellen, ergeben für mich nicht viel Sinn, und ehrlich gesagt, wenn sie aus populärwissenschaftlicher Berichterstattung stammen, hat die Hölle einen besonderen Platz für Wissenschaftsreporter, die solche bereitstellen.
Ich würde mir nicht anmaßen, zur mentalen Kakophonie solcher Bilder beizutragen. Formal entspricht eine Fermion-Masse einer Verbindung zwischen dem rechten und dem linken chiralen Teil des Fermions, was nur durch die subtile Kopplung beider Komponenten mit dem eigentümlich konfigurierten Higgs-Feld-Vakuum erreicht werden kann. Etwas ganz Analoges passiert in QCD, den Gluon-getriebenen starken Wechselwirkungen, wo das dynamische Vakuum Linke und Rechte verbindet, um die chirale Symmetrie zu brechen und viel, viel, viel mehr Masse für Quarks und Hadronen (nicht Leptonen) erzeugt.
Massenausdrücke für Fermionen erfordern nur, dass in der Theorie sowohl links- als auch rechtshändige Zustände für sie existieren. Wenn sich diese linken und rechten Weyl-Spinoren zufällig in dieselbe Darstellung der Eichgruppe mit denselben Kopplungen transformieren, wäre es eine gültige Wahl für uns, sie als einen einzigen Dirac-Spinor zu behandeln, aber das passiert nicht im Standardmodell.
Vielleicht denken Sie an das einfachste Spielzeugmodell, bei dem es nur ein einziges Skalarfeld gibt, das den Yukawa-Term umdreht
Eric David Kramer
Kosmas Zachos
Eric David Kramer