Cơ chế Higgs

Lý thuyết trường lượng tử
Sơ đồ Feynman
Lịch sử
Nền tảng Lý thuyết trường Điện từ học Tương tác yếu Tương tác mạnh Cơ học lượng tử Thuyết tương đối hẹp Thuyết tương đối rộng Lý thuyết trường chuẩn
Đối xứng Đối xứng trong cơ học lượng tử C-symmetry P-symmetry T-symmetry Space translation symmetry Time translation symmetry Rotation symmetry Lorentz symmetry Poincaré symmetry Gauge symmetry Explicit symmetry breaking Spontaneous symmetry breaking Yang–Mills theory Noether charge Topological charge
Công cụ Anomaly Crossing Effective field theory Expectation value Ghost fields Faddeev–Popov ghosts Sơ đồ Feynman Lattice gauge theory LSZ reduction formula Partition function Propagator Lượng tử hóa Regularization Renormalization Trạng thái chân không Wick's theorem Wightman axioms Feynman parametrization
Phương trình Phương trình Dirac Phương trình Klein–Gordon Phương trình Proca equations Phương trình Wheeler–DeWitt Phương trình Bargmann–Wigner Phương trình Joos–Weinberg Phương trình Weyl
Mô hình chuẩn Điện động lực học lượng tử Tương tác điện yếu Thuyết sắc động lực học lượng tử Cơ chế Higgs
Lý thuyết chưa hoàn chỉnh Topological quantum field theory Lý thuyết dây Superstring theory Thuyết M Siêu đối xứng Siêu hấp dẫn Technicolor Thuyết vạn vật Hấp dẫn lượng tử
Nhà khoa học Adler Anderson Bethe Bogoliubov Coleman Callan DeWitt Dirac Dyson Fermi Feynman Fierz Fock Fröhlich Gell-Mann Goldstone Gross Heisenberg 't Hooft Jackiw Jordan Landau Lee Lehmann Mandelstam Majorana Nambu Parisi Polyakov Salam Schwinger Skyrme Stueckelberg Symanzik Tomonaga Veltman Weinberg Weisskopf Weyl Wilczek Wilson Witten Yang Yukawa Zimmermann Zinn-Justin

Trong vật lý hạt, cơ chế Higgs là một quá trình trong đó các boson gauge của lý thuyết gauge có thể nhận được khối lượng khối lượng khác zero thông qua sự phá vỡ đối xứng tự phát.

Cách thực hiện đơn giản nhất của cơ chế này là đưa thêm từ ngoài vào lý thuyết gauge một trường Higgs. Sau đó sự phá vỡ đối xứng tự phát của đối xứng định xứ làm cho trường Higgs tương tác với (ít nhất là một) các trường khác của lý thuyết gauge, và sinh ra khối lượng (cho ít nhất một) cho các boson gauge. Phá vỡ đối xứng cũng sinh ra những hạt vô hướng (spin 0) cơ bản, còn gọi là boson Higgs.

Trong mô hình chuẩn, thuật ngữ "cơ chế Higgs" đặc biệt được nhắc đến cho sự sinh khối lượng cho các hạt boson gauge boson W và boson Z của tương tác yếu thông qua sự phá vỡ đối xứng điện yếu. Mặc dù thực nghiệm đã chứng minh cơ chế Higgs cho tương tác điện yếu, nhưng các nhà thực nghiệm vẫn chưa phát hiện được boson Higgs như Mô hình chuẩn đã tiên đoán. Máy Tevatron ở Fermilab và Máy gia tốc hạt lớn (LHC) ở CERN đang trong quá trình truy tìm dấu vết boson Higgs, đồng thời cố gắng hiểu sâu hơn cơ chế Higgs trong tương tác điện yếu.

Lịch sử nghiên cứu

Bối cảnh

Phá vỡ đối xứng tự phát là một khuôn khổ để đưa ra các boson vào trong các lý thuyết trường lượng tử tương đối tính. Tuy nhiên, theo định lý Goldstone, các boson này phải phi khối lượng. Nhưng chỉ có những hạt đã quan sát thấy bằng thực nghiệm tuân theo cách giải thích xấp xỉ như là boson Goldstone đó là các pion, mà Yoichiro Nambu đã liên hệ với phá vỡ đối xứng chiral.

Một vấn đề tương tự xuất hiện trong lý thuyết Yang–Mills (còn gọi là lý thuyết gauge phi abelian), lý thuyết tiên đoán các boson gauge với spin-1 phải không có khối lượng. Vì cần thiết phải có các boson gauge phi khối lượng thì mới đảm bảo cho tương tác điện từ có ảnh hưởng ở những khoảng cách lớn được (và boson gauge phi khối lượng này tương ứng với photon, hạt tải lực của tương tác điện từ). Nhưng tương tác yếu lại chỉ có tác dụng trong thang đo nguyên tử, vì vậy các hạt tải lực của tương tác yếu cần phải có khối lượng khác không để khoảng cách của tương tác yếu giảm đi. Và lý thuyết gauge về tương tác yếu cần một phương pháp để miêu tả các boson có khối lượng này.

Xem thêm

• Boson Goldstone
• 1964 PRL symmetry breaking papers
• Chân không QCD
• Phá vỡ đối xứng
• Ngưng tụ Tachyon
• Ngưng tụ quark đỉnh
• Phương trình Yang–Mills–Higgs

Đọc thêm

• Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things. Johns Hopkins Univ. Press. Chpt. 9.

Liên kết ngoài

• Guralnik, G.S., C.R. Hagen, and T.W.B. Kibble (1964) "Global Conservation Laws and Massless Particles," Phys. Rev. Lett. 13: 585–87.
• Mark D. Roberts (1999) "A Generalized Higgs Model."
• Sakurai Prize Videos
• In CERN Courier, Steven Weinberg reflects on spontaneous symmetry breaking
• Steven Weinberg on LHC
• Steven Weinberg Praises Teams for Higgs Boson Theory.
• Physical Review Letters – 50th Anniversary Milestone Papers.
• Imperial College London on PRL 50th Anniversary Milestone Papers.
• "Introducing the little Higgs." Physics World.
• Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble Mechanism on Scholarpedia.
• History of Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble Mechanism on Scholarpedia.
• God Particle Overview
• The Hunt for the Higgs at Tevatron
• The Mystery of Empty Space trên YouTube. A lecture with UCSD physicist Kim Griest (43 minutes).