Хиггс, инфляция и т.п.

[leblon]

Два дня ходил на конференцию по проблемам физики частиц и космологии. Первый день был в SpaceX (правда, фотографировать там больше не разрешают), второй - у нас на кампусе.

Первый день был про космологию. Все надеются на обнаружение т.н. B-modes во флуктуациях поляризации космического микроволнового фона. Их предсказывают некоторые инфляционные комсологические модели (а именно, модели основанные на одном скалярном поле, которое медленно скатывается к минимуму потенциала, а пока оно скатывается, Вселенная экспоненциально раздувается). Если их найдут, это будет здорово, потому что это будет не только подтверждение этих моделей, но и "окно" на физику энергий порядка планковской. А если не найдут, то это ни о чем не говорит. Вообще, трудно найти однозначное подтверждение инфляционных моделей "вообще", а не только простейших вариантов, об этом там много говорили. 

Второй день был про открытие Хиггса с массой 126 ГэВ и что это открытие может значить. Во-первых, мы впервые имеем дело с элементарной частицей спина 0 (до сих пор все известные элементарные частицы имели спин 1/2 и 1). Если мы хотим, чтобы такая частица была "естественной", то необходимы другие новые частицы сравнимой массы, которых пока не видно. Самый осмысленный "естественный" сценарий пока все равно суперсимметрия. Правда, самые популярные модели суперсиметрии уже не выглядят "естественными" при такой массе Хиггса. Если бы масса оказалась 115 ГэВ, то для суперсиметрии это было бы прекрасно. Если бы она оказалась 150 ГэВ или выше, то суперсимметрия бы точно не работала. А 126 ГэВ это ни то, и не се. Суперсиметричные модели с таким Хиггсом существуют и предсказывают, что суперпартнеры Хиггса, фотона, W и Z бозонов легкие, примерно такой же массы, как и Хиггс, а суперпартнеры топ кварка и глюона тяжелее, несколько сот ГэВ или даже 1 ТэВ (для глюино). Данные Large Hadron Collider пока вполне согласуются с такими моделями. Но теперь LHC закрылся до 2015 года, так что у теоретиков есть еще пару лет, чтобы поиграть с моделями. 

Comments

[leblon.livejournal.com]

Скорее наоборот. Масса 126 ГэВ вполне согласуется с "минимальным" предположением, что Стандартная Модель правильно описывает физику вплоть до энергий порядка планковских. (Ну, если забыть про загадку "темного вещества".) На самом деле, любой легкий хиггс (скажем, с массой 200 ГэВ или меньше) согласуется с этим преположением. А то, что он легкий, мы и так знали, еще со времен LEP.

[vladimir-anski.livejournal.com]

А как на счет стабильности вакуума с таким бозоном? И зачем тогда они говорят, что нужны другие новые частицы сравнимой массы? А вот еще вопрос: а допускаются ли возбужденные состояния поля Хиггса, если это квантованное поле?

[leblon.livejournal.com]

Константа самовзаимодействия хиггса массой 126 ГэВ больше нуля и остается таковой до очень больших энергий. Так что со стабильностью вакуума все в порядке, вроде. Хотя в эффективном потенциале хиггса, с учетом квантовых поправок, возможен еще один локальный минимум, кроме того, в котором мы сейчас живем.

Другие частицы нужны только если мы хотим избежать fine tuning (т.е. если мы не хотим постулировать, что в неведомой пока "Теории Всего Сущего", которая включает себя как квантовую гравитацию, так и Стандатную Модель, параметры очень точно подогнаны, чтобы масса одного из скалярных полей оказалась гораздо меньше планковской). А если мы машем на это рукой и говорим, что когда появится разумная теория ТВС, тогда все станет ясно, то никаких новых легких частиц не нужно. А сама по себе Стандартная Модель вполне осмысленна до очень больших энергий, с таким легким хиггсом.

Возбужденные состояния хиггса возможны если он не элементарный, а композит (связанное состояние каких то элементарных частиц). Это вполне может быть, но поскольку самовзаимодействие хиггса оказалось маленьким, то эти возбужденные состояния должны быть намного тяжелее обычного хиггса, и скорее всего LHC до них не доберется. Вот если бы хиггс оказался тяжелым, 400-500 ГэВ, то ситуация была бы другой, и можно было бы с уверенностью утвеждать, что есть какие то новые взаимодействия, что хиггс это просто одно из связанных состояний более элементарных частиц, и что где то рядом должны быть и другие связанные состояния. Были и соответствующие модели (technicolor models). К сожалению, все оказалось не так, и мы еще со времен LEP знали, что technicolor не работает. А LHC это окончательно подтвердил.

[vladimir-anski.livejournal.com]

Спасибо, Антон, за подробный ответ.

Самодействие я считаю ошибочной идеей (и показываю это), но, похоже, точка возврата к здравому смыслу давно пройдена и никто, кроме меня, самодействие не критикует.

Про возбужденные состояния Хиггса я не понял (почему обязательно композит), ведь фотоны, электроны и прочие элементарные частицы есть возбуждения соответсвующих квантованных полей.

[leblon.livejournal.com]

Про возбужденные состояния я, наверное, неправильно понял вопрос. Частица хиггс есть возбужденное состояние поля хиггса, ровно так же как фотон есть возбужденное состояние электромагнитного поля. Я думал, вопрос в том, есть ли другие возбужденные состояния поля хиггса, которые выглядят как одна частица. Для электромагнитного поля это не так (его возбужденные состояния это просто несколько фотонов), и для хиггса, судя по всему, то же самое.

[vladimir-anski.livejournal.com]

То есть, то, что наблюдают на LHC, это рождение одного бозона Хиггса и его распад. А без столкновений его нет, а есть какой-то конденсат в вакууме, но это не бозон.