Können wir die Masse eines Teilchens theoretisch "ableiten"?

Ich habe ein Pop-Science-Buch über das Higgs gelesen, in dem es heißt, dass Teilchen ihre Masse aufgrund der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld erhalten. Wenn das stimmt, könnten wir dann erste Prinzipien verwenden, um die Masse von beispielsweise einem Elektron abzuleiten? Schließlich basiert QED auf der Wechselwirkung von Teilchen und Feldern, richtig?

Ohne Verwendung des Standardmodells: Die Yukawa-Kupplungen sind freie Parameter.
@dukwon Es stimmt, dass die Yukawas im Standardmodell freie Parameter sind. Aber einige davon wurden jetzt experimentell am LHC gemessen, zB die für Top- und Bottom-Quarks. Daher kann man aus der Messung dieser trilinearen Kopplungen die Masse des Fermions berechnen, in großer Übereinstimmung mit den unabhängigen Messungen seiner Masse. Dies ist in der Tat ein großer Erfolg des Standardmodells.
Hadronenmassen sind auf QCD-Effekte zurückzuführen, die ziemlich genau berechnet werden können, siehe zB hier .

Antworten (3)

Wir könnten es, wenn wir die Kopplung zwischen dem Higgs-Feld und anderen Teilchen kennen würden. Stattdessen verwenden wir die gemessene Teilchenmasse, um den Wert dieser Kopplung zu erhalten.

Einige Kopplungen, zB die Top- und Bottom-Yukawa's, werden tatsächlich am LHC gemessen, unabhängig von den Bottom- und Top-Quark-Massen, von der Rate der Higgs-Produktion und -Zerfall. Das bedeutet, dass man mit diesen Kopplungen als Eingabe die Massen mit der SM-Vorhersage extrahieren könnte M F = j F v / 2 , die zufälligerweise experimentell verifiziert wurde und damit einmal mehr den Erfolg des Standardmodells bestätigt.

Dies ist die Tabelle der Elementarteilchen des Standardmodells SM .

Teil

Die Massen wurden experimentell gemessen und die gesamte Tabelle ist Teil der Postulate/Axiome des Standardmodells. Diese Massen innerhalb des SM werden durch den Higgs-Mechanismus erzeugt. Das SM ist bisher sehr erfolgreich bei der Beschreibung und Vorhersage von Daten. Keine Theorie hat eine Vorhersage dieser postulierten Massen hervorgebracht, während sie die Erfolge der SM einbettet, so dass die Antwort für die Elementarteilchen nein ist.

Alle anderen Massen sind aus diesen Elementarteilchen zusammengesetzt. Für die Masse der Hadronen muss die interne Dynamik der QCD verwendet werden, und es gab eine mühsame Gitterberechnung, die die Hadronenmassen liefert.

In der hier vorgestellten Arbeit, einer vollständigen Berechnung des leichten Hadronenspektrums in QCD, werden nur drei Eingabeparameter benötigt: die Licht- und Strange-Quark-Massen und die Kopplung g .

qcdmass

Im Moment gibt es keine experimentell bewiesene Theorie, die die Massen der Elementarteilchen (für zusammengesetzte Teilchen können Vorhersagen hauptsächlich mit SM und in geringerem Umfang mit den Massen der Elementarteilchen gemacht werden) des Standardmodells (SM) vorhersagen könnte. Das Standardmodell macht keine Vorhersage über die Masse seiner „Mitglieder“. Das ist einer der Gründe, warum die Physiker das Standardmodell für nicht vollständig halten. Eine SM-Erweiterung (neben einigen anderen Theorien) ist die Supersymmetrie, von der einige ihrer Varianten zusammen mit den Grand Unified Theories (GUT) bis zu einem gewissen Grad Massen für die Standardmodellteilchen vorhersagen (es ist noch nicht vollständig ausgearbeitet), aber tatsächlich Derzeit gibt es keine experimentellen Beweise für Supersymmetrie (weder für GUT). Die Teilchenmassen bleiben immer noch ein Rätsel, insbesondere seine Bandbreite von Neutrinomassen von wenigen eV bis zur Top-Quark-Masse von ~172GeV. Das Higgs macht Teilchen sozusagen nur massiv, gibt uns aber keinen Hinweis auf ihre Werte.

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