Alternativas al modelo estándar de Higgs

Los modelos alternativos al modelo estándar de Higgs son modelos que muchos físicos de partículas consideran que resuelven algunos de los problemas existentes del bosón de Higgs. Dos de los modelos más investigados actualmente son la trivialidad cuántica y el problema de la jerarquía de Higgs .

Descripción general

En física de partículas , las partículas elementales y las fuerzas dan lugar al mundo que nos rodea. Los físicos explican los comportamientos de estas partículas y cómo interactúan utilizando el Modelo Estándar , un marco ampliamente aceptado que se cree que explica la mayor parte del mundo que vemos a nuestro alrededor. ^[1] Inicialmente, cuando se estaban desarrollando y probando estos modelos, parecía que las matemáticas detrás de esos modelos, que eran satisfactorias en áreas ya probadas, también prohibirían que las partículas elementales tuvieran masa , lo que mostraba claramente que estos modelos iniciales eran incompletos. En 1964, tres grupos de físicos publicaron casi simultáneamente artículos que describían cómo se podían dar masas a estas partículas, utilizando enfoques conocidos como ruptura de simetría . Este enfoque permitió que las partículas obtuvieran una masa, sin romper otras partes de la teoría de la física de partículas que ya se creían razonablemente correctas. Esta idea se conoció como el mecanismo de Higgs , y experimentos posteriores ^{[ ¿cuáles? ]} confirmaron que tal mecanismo existe, pero no pudieron mostrar exactamente cómo sucede.

La teoría más simple de cómo se produce este efecto en la naturaleza, y la teoría que se incorporó al Modelo Estándar, era que si uno o más de un tipo particular de " campo " (conocido como campo de Higgs ) permearan el espacio, y si pudieran interactuar con partículas elementales de una manera particular, entonces esto daría lugar a un mecanismo de Higgs en la naturaleza. En el Modelo Estándar básico hay un campo y un bosón de Higgs relacionado; en algunas extensiones del Modelo Estándar hay múltiples campos y múltiples bosones de Higgs.

En los años transcurridos desde que se propuso el campo y el bosón de Higgs como una forma de explicar los orígenes de la ruptura de la simetría, se han propuesto varias alternativas que sugieren cómo podría producirse un mecanismo de ruptura de la simetría sin necesidad de que exista un campo de Higgs. Los modelos que no incluyen un campo de Higgs o un bosón de Higgs se conocen como modelos sin Higgs. En estos modelos, la dinámica de fuerte interacción en lugar de un campo (de Higgs) adicional produce el valor esperado de vacío distinto de cero que rompe la simetría electrodébil.

Lista de modelos alternativos

Una lista parcial de alternativas propuestas al campo de Higgs como fuente de ruptura de simetría incluye:

• Los modelos tecnicolor rompen la simetría electrodébil a través de nuevas interacciones de calibre, que originalmente fueron modeladas sobre la cromodinámica cuántica . ^{[2] [3]}
• Los modelos extradimensionales sin Higgs utilizan el quinto componente de los campos de calibración para desempeñar el papel de los campos de Higgs. Es posible producir una ruptura de simetría electrodébil imponiendo ciertas condiciones de contorno en los campos extradimensionales, aumentando la escala de ruptura unitaria hasta la escala de energía de la dimensión extra. ^{[4] [5]} A través de la correspondencia AdS/QCD, este modelo puede relacionarse con los modelos technicolor y con los modelos "UnHiggs" en los que el campo de Higgs es de naturaleza no particulada . ^[6]
• Modelos de bosones vectoriales compuestos W y Z. ^{[7] [8]}
• Condensado de quark top .
• "Indicador unitario de Weyl". Al añadir un término gravitacional adecuado a la acción del modelo estándar en el espacio-tiempo curvo, la teoría desarrolla una invariancia conforme (Weyl) local. El indicador conforme se fija eligiendo una escala de masa de referencia basada en la constante de acoplamiento gravitacional. Este enfoque genera las masas de los bosones vectoriales y los campos de materia de manera similar al mecanismo de Higgs sin la ruptura de simetría espontánea tradicional. ^[9]
• Interacciones débiles asintóticamente seguras ^{[10] [11]} basadas en algunos modelos sigma no lineales. ^[12]
• Preones y modelos inspirados en preones como el modelo Ribbon de partículas del Modelo Estándar de Sundance Bilson-Thompson , basado en la teoría de trenzas y compatible con la gravedad cuántica de bucles y teorías similares. ^[13] Este modelo no solo explica la masa ^{[ aclaración necesaria ]} sino que conduce a una interpretación de la carga eléctrica como una cantidad topológica (giros realizados en las cintas individuales) y la carga de color como modos de torsión.
• Ruptura de simetría impulsada por dinámicas de no equilibrio de campos cuánticos por encima de la escala electrodébil. ^{[14] [15]}
• Física de no partículas y el unHiggs. ^{[16] [17]} Se trata de modelos que postulan que el sector de Higgs y el bosón de Higgs son invariantes de escala, también conocidos como física de no partículas.
• En la teoría del vacío superfluido, las masas de partículas elementales pueden surgir como resultado de la interacción con el vacío físico , de manera similar al mecanismo de generación de brechas en los superconductores . ^{[18] [19]}
• Completamiento UV por clasicización, en el que la unitarización de la dispersión WW ocurre mediante la creación de configuraciones clásicas. ^[20]

Véase también

• Modelos compuestos de Higgs

Referencias

1. Heath, Nick, La tecnología del CERN que ayudó a rastrear la partícula de Dios , TechRepublic, 4 de julio de 2012
2. Steven Weinberg (1976), "Implicaciones de la ruptura de la simetría dinámica", Physical Review D , 13 (4): 974–996, Bibcode :1976PhRvD..13..974W, doi :10.1103/PhysRevD.13.974.
   S. Weinberg (1979), "Implicaciones de la ruptura de la simetría dinámica: un apéndice", Physical Review D , 19 (4): 1277–1280, Bibcode :1979PhRvD..19.1277W, doi :10.1103/PhysRevD.19.1277.
3. Leonard Susskind (1979), "Dinámica de la ruptura espontánea de la simetría en la teoría de Weinberg-Salam", Physical Review D , 20 (10): 2619–2625, Bibcode :1979PhRvD..20.2619S, doi :10.1103/PhysRevD.20.2619, OSTI  1446928, S2CID  17294645.
4. Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J. (2004), "Hacia un modelo realista de ruptura de simetría electrodébil sin Higgs", Physical Review Letters , 92 (10): 101802, arXiv : hep-ph/0308038 , Bibcode :2004PhRvL..92j1802C, doi :10.1103/PhysRevLett.92.101802, PMID  15089195, S2CID  6521798
5. Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J.; Terning, John (2004), "Teorías de calibre en un intervalo: Unitaridad sin un bosón de Higgs", Physical Review D , 69 (5): 055006, arXiv : hep-ph/0305237 , Bibcode :2004PhRvD..69e5006C, doi :10.1103/PhysRevD.69.055006, S2CID  119094852
6. Calmet, X.; Deshpande, NG; He, XG; Hsu, SDH (2009), "Bosón de Higgs invisible, campos de masa continuos y mecanismo no Higgs" (PDF) , Physical Review D , 79 (5): 055021, arXiv : 0810.2155 , Bibcode :2009PhRvD..79e5021C, doi :10.1103/PhysRevD.79.055021, S2CID  14450925
7. Abbott, LF; Farhi, E. (1981), "¿Son fuertes las interacciones débiles?" (PDF) , Physics Letters B , 101 (1–2): 69, Bibcode :1981PhLB..101...69A, doi :10.1016/0370-2693(81)90492-5
8. Speirs, Neil Alexander (1985), Modelos compuestos de bosones de calibre débiles (tesis doctoral), Universidad de Durham
9. Pawlowski, M.; Raczka, R. (1994), "Un modelo conformal unificado para interacciones fundamentales sin campo de Higgs dinámico", Fundamentos de la física , 24 (9): 1305–1327, arXiv : hep-th/9407137 , Bibcode :1994FoPh...24.1305P, doi :10.1007/BF02148570, S2CID  17358627
10. Calmet, X. (2011), "Interacciones débiles asintóticamente seguras", Mod. Phys. Lett. A , 26 (21): 1571–1576, arXiv : 1012.5529 , Bibcode :2011MPLA...26.1571C, doi :10.1142/S0217732311035900, S2CID  118712775
11. Calmet, X. (2011), "Una visión alternativa de las interacciones electrodébiles", Int. J. Mod. Phys. A , 26 (17): 2855–2864, arXiv : 1008.3780 , Bibcode :2011IJMPA..26.2855C, doi :10.1142/S0217751X11053699, S2CID  118422223
12. Codello, A.; Percacci, R. (2009), "Puntos fijos de modelos sigma no lineales en d>2", Physics Letters B , 672 (3): 280–283, arXiv : 0810.0715 , Bibcode :2009PhLB..672..280C, doi :10.1016/j.physletb.2009.01.032, S2CID  119223124
13. Bilson-Thompson, Sundance O.; Markopoulou, Fotini; Smolin, Lee (2007), "Gravedad cuántica y el modelo estándar", Class. Quantum Grav. , 24 (16): 3975–3993, arXiv : hep-th/0603022 , Bibcode :2007CQGra..24.3975B, doi :10.1088/0264-9381/24/16/002, S2CID  37406474.
14. Goldfain, E. (2008), "Bifurcaciones y formación de patrones en física de partículas: un estudio introductorio", EPL , 82 (1): 11001, Bibcode :2008EL.....8211001G, doi :10.1209/0295-5075/82/11001, S2CID  62823832
15. Goldfain (2010), "Dinámica de no equilibrio como fuente de asimetrías en física de altas energías" (PDF) , Electronic Journal of Theoretical Physics , 7 (24): 219, archivado desde el original (PDF) el 2022-01-20 , consultado el 2011-07-27
16. Stancato, David; Terning, John (2009), "El Unhiggs", Journal of High Energy Physics , 2009 (11): 101, arXiv : 0807.3961 , Bibcode :2009JHEP...11..101S, doi :10.1088/1126-6708/2009/11/101, S2CID  17512330
17. Falkowski, Adam; Perez-Victoria, Manuel (2009), "Observables de precisión electrodébil y el Unhiggs", Journal of High Energy Physics , 2009 (12): 061, arXiv : 0901.3777 , Bibcode :2009JHEP...12..061F, doi :10.1088/1126-6708/2009/12/061, S2CID  17570408
18. Zloshchastiev, Konstantin G. (2011), "Ruptura espontánea de simetría y generación de masa como fenómenos integrados en la teoría cuántica no lineal logarítmica", Acta Physica Polonica B , 42 (2): 261–292, arXiv : 0912.4139 , Bibcode :2011AcPPB..42..261Z, doi :10.5506/APhysPolB.42.261, S2CID  118152708
19. Avdeenkov, Alexander V.; Zloshchastiev, Konstantin G. (2011), "Líquidos cuánticos de Bose con no linealidad logarítmica: Autosostenibilidad y surgimiento de extensión espacial", Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics , 44 (19): 195303, arXiv : 1108.0847 , Bibcode :2011JPhB...44s5303A, doi :10.1088/0953-4075/44/19/195303, S2CID  119248001
20. Dvali, Gia; Giudice, Gian F.; Gomez, Cesar; Kehagias, Alex (2011), "Completado de rayos ultravioleta por clasicización", Journal of High Energy Physics , 2011 (8): 108, arXiv : 1010.1415 , Bibcode :2011JHEP...08..108D, doi :10.1007/JHEP08(2011)108, S2CID  53315861

Enlaces externos

• Modelo de Higgsless en arxiv.org