Warum haben wir eine TeV-Skala?

Beim Modellbau wollen wir keine neuen Maßstäbe in unsere Theorie einführen. Wir versuchen normalerweise, neue Teilchen auf der Higgs-Skala (TeV) (um das Hierarchieproblem zu lösen), auf der GUT-Skala oder auf der Planck-Skala zu haben.

Wenn uns der Higgs-VEV jedoch bereits eine neue Skala gibt, warum sollte es dann keine neuen Teilchen auf einer Zwischenskala geben, zum Beispiel sagen wir at 10 5 TeV? Mit anderen Worten, was ist unnatürlich daran, neue Tonleitern über die 3 hinaus hinzuzufügen, an die wir gewöhnt sind?

Antworten (2)

Tatsächlich ist die Higgs-Skala nicht die TeV-Skala. Die Higgs-Skala ist die Skala der elektroschwachen Symmetriebrechung, dh Ö ( 100 G e v ) .

Die Terascale kommt zusammen mit dem Higgs ins Spiel, da die Supersymmetrie - die beliebteste Erweiterung des Standardmodells - eigentlich eine kleine Higgs-Masse haben möchte, viel kleiner als ihr gemessener Wert ( < M Z präziser sein). Um eine Higgs-Masse zu haben 125 GeV benötigen wir Supersymmetrie-Brechungsparameter, die mindestens in der Größenordnung von TeV liegen (abgesehen von extrem spezifischen Szenarien). Eine Supersymmetrie im höheren Maßstab ist immer noch möglich, wäre aber aus fundamentalerer Sicht nicht so attraktiv.

Es gibt auch andere Effekte, wie das Laufen der starken Kopplungskonstante, die auch auf neue Physik hinweisen könnten, wenn wir eine Abweichung bei höheren Energien finden. Oder informieren Sie sich über die Umsetzbarkeit von Ideen wie Grand Unification.

Am wichtigsten ist, dass wir mit dem LHC tatsächlich auf der TeV-Skala messen können , dh Modelle und Ideen, die dort entstehen, haben eine realistische Chance, in absehbarer Zeit verifiziert oder falsifiziert zu werden. Ich denke, das ist der Hauptgrund, warum die Terascale-Physik gerade jetzt so wichtig ist.

Bearbeiten - für weitere Informationen: Grundsätzlich ist nichts falsch daran, viele Skalen zu haben. Dennoch wäre es schwierig, eine Welt mit Auswirkungen auf vielen verschiedenen grundlegenden Skalen zu rechtfertigen. Die Skala bei E ∼ 0 kommt frei, da dies die einzige Energie ist, die sich grundlegend von allen anderen unterscheidet. Diese Skala umfasst elektromagnetische und starke Kraftwirkungen, dh alle atomaren und die meisten nuklearen Dynamiken (wie sie durch Wechselwirkungen mit masselosen Kraftträgern entstehen). Dann haben wir noch eine Waage gratis, nur weil wir sehen, dass es Masse auf der Welt gibt. Aber wenn wir uns die Teilchenphysik und die Gravitation ansehen, haben wir bereits zwei: Die elektroschwache Skala E ∼ 100 GeV und die Planck-Skala E ∼ 10 19 GeV. Quantenkorrekturen wollen die Skalen ausgleichen, es sei denn, es gibt eine Symmetrie, die die betreffende Größe schützt. Das ist einer der Gründe, warum Supersymmetrie so beliebt ist: Sie fügt eine Symmetrie hinzu, um die Higgs-Masse zu schützen (die sonst in der Größenordnung der Planck-Skala liegen sollte). Oft fügen wir Theoretiker die GUT-Skala hinzu E ∼ 10 15 GeV als Zwischenskala ins Bild, da dort die drei Kräfte des Standardmodells (annähernd) gleich stark sind. Dann haben wir bereits vier Skalen (von denen wir zwei erklären müssen). Fügen Sie nun die Terascale für das Brechen der Supersymmetrie hinzu und wir haben fünf (drei zur Erklärung). Das ist unbefriedigend, aber leider ist es das Beste, was wir im Moment tun können.

Ich würde sagen, dass es nur eine Skala gibt, die elektroschwache, die wir erklären müssen. Warum sagst du 2? Außerdem sagt man mit SUSY, dass es jetzt eine zusätzliche Skala gibt. Das ist im Grunde das mu-Problem, aber es ist nicht so schlimm wie andere Hierarchien, zB ist mu stabil unter Korrekturen und kann zB durch NMSSM oder den Giudice-Maseiri-Mechanismus gelöst werden.
Allerdings gibt es die GUT-Skala gratis dazu, wenn man mit dem Materiegehalt der SM von einer einheitlichen Eichgruppe ausgeht. Neben der Verbesserung des kleinen Hierarchieproblems gibt es jedoch keinen besonderen Grund, warum NP-Effekte auf der Terascale auftreten sollten.
@Neuneck: Wenn ich das richtig verstehe, geben Sie an, dass wir keine zusätzlichen Skalen hinzufügen, weil sie nicht erforderlich sind - im Wesentlichen ein Rasiermesserargument von Ocaam. Jede andere Skala, die wir haben, hat eine bestimmte Bedeutung. Ich verstehe, was Sie sagen, aber erscheint das nicht zumindest fragwürdig. Warum glauben wir, dass diese Waage so heilig ist?
Weil wir Phänomene im Zusammenhang mit diesen Skalen beobachten. Die Planck-Skala bezieht sich auf die Schwerkraft, die GUT-Skala auf die Kopplungskonstanten, die schwache Skala auf das Higgs-vev oder die Z-Masse. Wenn Sie eine Theorie entwickeln, die die Entstehung des Verhältnisses von zwei der oben genannten dynamisch erklärt, wäre das a große Sache. (Beachten Sie, dass es auch die QCD RG-invariante Skala gibt Λ , die dynamisch erklärt werden KANN und die ich daher nicht als grundlegend, sondern als emergent betrachte). Wenn man an eine Theorie von allem glaubt, sollte man auch an eine universelle Energieskala glauben, die alle Skalen durch Verhältnisse festlegt.

Wenn Sie möchten, dass die neue Physik das Hierarchieproblem löst, ist es am besten, wenn sie nahe an der schwachen Skala liegt, sonst bleibt eine kleine Resthierarchie übrig.

Sie beschreiben die „große Wüste“ zwischen schwacher und GUT-Skala. Ich denke, es war von der Idee motiviert, dass SUSY auf der schwachen Skala lebte, das Hierarchieproblem löste und die Vereinheitlichung der Spurweitenkopplung sicherstellte. Jegliche Physik zwischen diesen Skalen wäre unnötig, könnte die Vereinigung stören oder FCNC und Protonenzerfall induzieren.

Ich denke nicht, dass die große Wüstenhypothese besonders überzeugend ist, insbesondere angesichts der LHC-Ergebnisse, aber sie ist plausibel.

Aus meiner Erfahrung mit dem Modellbau vermeidet man um jeden Preis die Einführung neuer Waagen. Wenn SUSY nicht auf der TeV-Skala gefunden wird, sollten wir dann unseren Ansatz zum Modellbau ändern?
Die Antwort ist unklar, wird aber wahrscheinlich in den nächsten ein oder zwei Jahren klarer. Natürlichkeitsprobleme bedürfen meiner Meinung nach einer physikalischen Erklärung. Es gibt viele, die sagen werden: „Hey, Natürlichkeit ist kein physikalisches Gesetz, es ist nur eine gescheiterte Heuristik, die SUSY-Anhänger erfunden haben. Vergessen wir es. Der SM ist in Ordnung.“
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