Wie kamen die drei Quarks (u,d,su,d,su, d, s) zu unterschiedlichen Massen?

Wenn die drei Quarks u , D , S die gleiche Masse hätten, hätten sie eine S U ( 3 ) Geschmackssymmetrie ( u , D , S ). Diese Symmetrie ist gebrochen, weil diese drei Quarks durch Wechselwirkungen mit dem Higgs-Feld (Yukawa-Wechselwirkungen) unterschiedliche Massen erlangt haben. Im Standardmodell sind die Yukawa-Wechselwirkungen jedoch zwischen dem Higgs-Feld und dem Dublett ( u , D ). Was ist mit dem Triplett ( u , D , S )? Wie interagiert dieses Triplett mit dem Higgs-Feld, sodass diese Quarks ihre unterschiedlichen Massen erhalten?

Die Symmetrie ist gebrochen, weil die Quarks unterschiedliche Massen haben. Die Auf- und Abquacksalber haben jedoch ähnliche Massen.
Wenn Sie weitere Fragen zum Quarkmodell, zum SM usw. haben, empfehle ich einen Einführungstext zur Teilchenphysik wie Griffiths. Es deckt alles, was Sie in Ihren letzten 10 Fragen gestellt haben, sehr gut ab!
@knzhou - Wie haben sie ihre unterschiedlichen Massen bekommen? durch Higgs-Mechanismus -- Yukawa-Wechselwirkungen? Aber Yukawa-Wechselwirkungen sind zwischen dem Dublett ( u , D ) und das Higgs-Feld. Was ist mit dem Triplett ( u , D , S )? Wie funktioniert das Triplett ( u , D , S ) mit dem Higgs-Feld interagieren?
Wenn Sie das wirklich wissen wollten (insbesondere, wie Sie die Quarkmassen im SM aufschreiben), sollten Sie Ihre Frage bearbeiten, um dies widerzuspiegeln.
Unterschiedliche Massen von u und d stammen aus ihren elektromagnetischen Wechselwirkungen aufgrund unterschiedlicher Ladungen. Eine andere Masse von s stammt von s, die einer anderen Generation angehören.
@safesphere - Meinst du die S U ( 2 ) Geschmackssymmetrie von ( u , D ) wird durch die Wechselwirkung dieses Dubletts mit dem elektromagnetischen Feld (dem Eichfeld) gebrochen? Aber im Standardmodell gibt es nur die Wechselwirkung dieses Dubletts mit dem Higgs-Feld (Yukawa-Wechselwirkung), die ergibt u Und D Massen.
@safesphere - Soweit ich weiß, u Und D erlangten ihre Massen durch Yukawa-Wechselwirkungen mit dem Higgs-Feld. Meinst du die Wechselwirkungen zwischen ( u , D ) und das elektromagnetische Feld die Massen modifizieren, die sie durch Wechselwirkungen mit dem Higgs-Feld erhalten haben?
Die Masse des Elektrons beinhaltet im Gegensatz zum Neutrino die Energie des elektromagnetischen Feldes, das durch die Ladung des Elektrons erzeugt wird. Deshalb ist das Elektron schwerer als das Neutrino, da es sich abgesehen von der Ladung um dasselbe Teilchen handelt. Die gleiche Idee gilt für die Quarks der gleichen Generation, wie z. B. u und d. Das Higgs-Feld (falls vorhanden) macht das Teilchen massiv, gibt ihm aber nicht unbedingt seine ganze Masse. (Persönlich glaube ich, dass die Quantengravitation das Higgs-Feld beseitigen wird, aber das ist ein anderes Thema.) Ich hoffe, dass SM-Experten hier eine Antwort posten werden, nach der Sie suchen.
@safesphere - Sie sagten: "Eine andere Masse von s stammt von s, die einer anderen Generation angehören." Das ist eine sehr vage Aussage. Durch was Interaktion tat S seine Masse bekommen? durch Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld? Aber das Higgs-Feld interagiert mit einem Dublett.
Jede Wechselwirkung stellt eine Symmetrie dar, aber nicht notwendigerweise umgekehrt. Energie wird durch Symmetrien definiert, nicht nur durch Wechselwirkungen. Beispielsweise ändert ein Lorentz-Boost die Systemenergie ohne Interaktion, sondern nur durch Änderung des Rahmens. Drei Generationen repräsentieren eine Symmetrie der Natur. Soweit ich weiß, ist diese Symmetrie noch nicht gut verstanden (zumindest nicht von allen). Diese Symmetrie wirkt sich auf die Energie aus. Wir wissen, dass Teilchen höherer Generationen schwerer sind und schließlich zu niedrigeren Generationen zerfallen. Es ist diese Symmetrie, die Partikeln höherer Generation Masse verleiht, aber keine Wechselwirkung.
@safesphere Alle Ihre Beobachtungen in den Kommentaren sind Hypothesen, die spekulativ sind und über die Physik des Standardmodells hinaus keinen Konsens darstellen. Dies sind plausible Hypothesen, aber die richtige Antwort lautet: "Ich weiß es nicht und niemand weiß es auch nicht."
@ohwilleke Ja, du hast Recht. Aus diesem Grund habe ich keine Antwort gepostet, sondern nur einen Kommentar abgegeben, um die Intuition zu inspirieren. Egal wie großartig das Standardmodell ist, es ist unvollständig und herausfordernd, es wird neue Physik hervorbringen. Daher gefällt mir Ihre ehrliche Antwort viel besser, denn das Nichtwissen gibt Hoffnung und inspiriert zum Vorwärtskommen im Gegensatz zu der Einstellung, dass "die Higgs-Kopplungen willkürlich sind". Der einzige Unterschied zwischen Elektron und Neutrino ist also die elektrische Ladung, aber die Elektronenmasse kommt von Higgs, während das Neutrino nicht mit Higgs interagiert ... aber trotzdem massiv ist? Nö...
"Wie interagiert das Triplett (u,d,s) mit dem Higgs-Feld?" Es interagiert nicht als Triplett. Wie Cosmas Zachos feststellt, gibt es Wechselwirkungen zwischen rechtshändigen Quark-SU(2)-Singuletts, linkshändigen Quark-SU(2)-Dubletts und dem Higgs-Feld, dessen Struktur durch die Quantenzahlen jedes Felds bestimmt wird.

Antworten (1)

In der SM erhalten alle sechs Quarks, d,u,s,c,b,t , (und Leptonen) ihre unterschiedlichen Massen durch Eich-invariante Yukawa-Wechselwirkungen; ihre starke Symmetrie oder Generationen sind völlig irrelevant, und die Größe oder Systematik oder solche Massen ist nicht Teil der SM zu erklären. Sie sind sechs willkürliche Parameter (Yukawa-Kopplungen), die völlig unbeschränkt durch SM-Symmetrien sind; aber natürlich versucht die Modellbildung jenseits des SM, sie irgendwie vorherzusagen.

Typischerweise sind zB die schwach-eichinvarianten Kopplungen für die Masse des d verantwortlich

− j D ( u L D L ) ¯ ⋅ Φ     D R + hc ,
wo das vev des Higgs beträgt
⟨ Φ ⟩ = v 2 ( 0 1 ) ,
für v ~ 0,25 TeV . Siehst du dann M D = j D v / 2 .

Die Masse des u im schwachen Dublett weiß nichts von dieser Kopplung und entsteht aus einem völlig unabhängigen Yukawa,

− j u ( u L D L ) ¯ ⋅ Φ ~     u R + hc ,
wo natürlich
⟨ Φ ~ ⟩ = ⟨ ich τ 2 Φ ∗ ⟩ = v 2 ( 1 0 ) .

Sie schreiben zwei solcher Terme jeder Art für die anderen vier Quarks, und Sie sind fertig.

Die Größen der Yukawas und damit die Massen sind experimentelle Eingaben: Die Struktur des SM nimmt sie alle auf und gibt Modellbauern etwas zu tun, indem sie sie als etwas jenseits des SM ableiten. Daher könnte es nie ein Problem geben, dass sie unterschiedliche Massen erreichen:

  • Es gab nie einen guten Grund dafür, dass Quark -Massen oder Fermion-Massen nicht so unterschiedlich waren, wie sie wollten. Gegenteilige Erwartungen im SM steigen auf die Ebene der metaphysischen Falschheit.

Korrekturen dieser Massen aufgrund von Elektromagnetismus oder chiralen Symmetriebrechungseffekten von QCD sind in den grundlegenden SM-Wechselwirkungen implizit enthalten, aber unordentlicher abzuschätzen.

  • kleine praktische Komplikation im "realen Leben": Tatsächlich gibt es für die 3 Generationen der realen Welt mehr Yukawas, generationsübergreifend, was zu ausgefeilteren, nicht diagonalen Massenmatrizen führt. Die Diagonalisierung solcher ergibt schließlich die CKM-Mischmatrix.
Die letzte Beobachtung in Ihrer Antwort: "kleine praktische Komplikation im "wirklichen Leben": Tatsächlich gibt es für die 3 Generationen der realen Welt mehr Yukawas, generationsübergreifend, was zu ausgefeilteren, nicht diagonalen Massenmatrizen führt. Diagonalisierung solcher Enden Herstellung der CKM-Mischmatrix." ist keine Konsensinterpretation. Im SM sind die vier an der CKM-Matrix beteiligten Parameter ebenfalls willkürliche experimentell gemessene Eingaben und nicht notwendigerweise überhaupt eine Funktion der Massenmatrizen.
@Cosmas Zachos - Ich kann eine solche Erklärung im Lehrbuch sehen. Worum es mir geht, ist: Wie haben die vermeintlichen S U ( 3 ) Geschmackssymmetrie ( u , D , S ) zerfallen in ein Dublett ( u , D ) und ein separates S ? ich weiß, dass S Und C bilden ein Dublett ( C , S ) und sie erhalten ihre Masse durch Wechselwirkungen mit dem Higgs-Feld ähnlich dem Dublett ( u , D ). Aber welche Rolle spielt das Geschmackstriplett ( u , D , S )? Wie ist es kaputt gegangen?
Es wurde aufgrund der unterschiedlichen Quark-Massen, die von den verschiedenen Yukawas bewirkt wurden, zerbrochen geboren. Es ist eigentlich umgekehrt: Sie sprechen von diesem Triplett, weil die Massen dieser Quarks ähnlich und niedriger sind als die QCD-Skala, die die Massen von Hadronen nach dem Brechen der chiralen Symmetrie bestimmt. Beachten Sie, dass weder Sie noch sonst jemand über Geschmackssextette (u,d,s,c,b,t) spricht !
Wie kamen die drei Quarks (u,d,su,d,su, d, s) zu unterschiedlichen Massen?
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