Масса обусловлена механизмом Хиггса

Масса частиц в Стандартной модели во многом обусловлена механизмом Хиггса: поля частиц взаимодействуют с вакуумным ожиданием поля Хиггса, и за счёт этого приобретают массовые члены. Для фермионов и векторных бозонов это основной источник массы в модели. Как это работает - Поле Хиггса и спонтанное нарушение симметрии Вакуумное состояние поля Хиггса имеет ненулевое среднее значение ⟨φ⟩ ≠ 0. Это спонтанно нарушает электрослабую симметрию SU(2)L × U(1)Y, не нарушая наблюдаемые гравитационные симметрии. - Массы векторных бозонов (W и Z) Комбинации калибровочных полей с компонентами поля Хиггса получают массовые слагаемые пропорционально г^2 ⟨φ⟩^2, где g — соответствующий калибровочный параметр. В результате W± и Z0 становятся массивными, а фотон остаётся безмассовым из-за незатронутой U(1)em. - Массы фермионов (электроны, кварки и т.д.) Фермионы получают массу через юкавские взаимодействия с полем Хиггса: Lyukawa = −y ψL φ ψR + h.c. После установки ⟨φ⟩ это даёт массовый член m = y ⟨φ⟩/√2. Разные массы фермионов объясняются разными значениями юкавских констант y. Что механизм не делает - Он не объясняет массу всех объектов полностью Масса составных объектов (например, протона) в основном определяется энергией сильного взаимодействия (кинетической и потенциальной энергиями кварков и глюонов), а не суммой масс конституэнтных кварков; вклад Хиггса в массу протона мал. - Не отвечает на вопрос значения параметров Механизм не даёт предсказаний величин юкавских сопряжений y и масштаба ⟨φ⟩ (хотя ⟨φ⟩ связан с измеряемой массой W), поэтому не объясняет иерархию масс или почему масса Хиггса ~125 ГэВ (вопрос естественности). Экспериментальная проверка - Открытие бозона Хиггса (~125 ГэВ) в 2012 году на LHC подтвердило наличие поля, ответственного за описанный механизм. - Измерения взаимодействий Хиггса с фермионами и векторными бозонами согласуются с предсказаниями Стандартной модели в пределах экспериментальной точности. Механизм Хиггса даёт объяснение возникновения масс элементарных фермионов и W/Z бозонов через взаимодействие с ненулевым вакуумным значением поля Хиггса. Однако он не является полной картиной всех масс (например, массы ядра и протона преимущественно возникают из энергии сильного взаимодействия) и оставляет открытыми вопросы о происхождении значений юкавских констант и масштаба масс.