Альтернативные модели Стандартной модели Хиггса

Введение

Альтернативные модели Стандартной модели Хиггса – это модели, которые, по мнению многих физиков-частиц, призваны решить некоторые из существующих проблем бозона Хиггса. Две из наиболее активно исследуемых моделей на данный момент – квантовая тривиальность и проблема иерархии Хиггса.

Обзор

В физике элементарных частиц элементарные частицы и силы порождают окружающий нас мир. Физики объясняют поведение этих частиц и закономерности их взаимодействия, используя Стандартную модель – широко признанную структуру, которая, как считается, объясняет большую часть наблюдаемого мира. Изначально, в процессе разработки и тестирования этих моделей, математический аппарат, успешно применявшийся к уже изученным явлениям, предсказывал, что элементарные частицы не могут обладать массой, что явно указывало на неполноту этих первоначальных моделей. В 1964 году три группы физиков почти одновременно опубликовали работы, описывающие способы придания массы частицам, используя подходы, известные как нарушение симметрии. Этот подход позволял частицам приобретать массу, не противореча другим, уже считавшимся достаточно обоснованными, положениям теории физики частиц. Эта идея получила название механизма Хиггса, и последующие эксперименты подтвердили существование подобного механизма, однако не смогли точно установить, как он реализуется. Самая простая теория, объясняющая этот эффект в природе, и включенная в Стандартную модель, заключается в том, что если одно или несколько полей определенного типа (известных как поле Хиггса) заполняют пространство, и если они способны взаимодействовать с элементарными частицами определенным образом, то это приводит к возникновению механизма Хиггса. В базовой Стандартной модели существует одно поле и один соответствующий бозон Хиггса; в некоторых расширениях Стандартной модели предполагается наличие нескольких полей и нескольких бозонов Хиггса. После того, как поле Хиггса и бозон были предложены в качестве объяснения происхождения нарушения симметрии, было предложено несколько альтернативных моделей, предполагающих возможность реализации механизма нарушения симметрии без необходимости существования поля Хиггса. Модели, не включающие поле Хиггса или бозон Хиггса, называются безхиггсовыми моделями. В этих моделях ненулевое значение вакуумного ожидания, нарушающее электрослабую симметрию, создается сильными взаимодействующими динамическими процессами, а не дополнительным (Хиггсовым) полем.

In particle physics, elementary particles and forces give rise to the world around us. Physicists explain the behaviors of these particles and how they interact using the Standard Model—a widely accepted framework believed to explain most of the world we see around us. Initially, when these models were being developed and tested, it seemed that the mathematics behind those models, which were satisfactory in areas already tested, would also forbid elementary particles from having any mass, which showed clearly that these initial models were incomplete. In 1964 three groups of physicists almost simultaneously released papers describing how masses could be given to these particles, using approaches known as symmetry breaking. This approach allowed the particles to obtain a mass, without breaking other parts of particle physics theory that were already believed reasonably correct. This idea became known as the Higgs mechanism, and later experiments confirmed that such a mechanism does exist—but they could not show exactly how it happens. The simplest theory for how this effect takes place in nature, and the theory that became incorporated into the Standard Model, was that if one or more of a particular kind of "field" (known as a Higgs field) happened to permeate space, and if it could interact with elementary particles in a particular way, then this would give rise to a Higgs mechanism in nature. In the basic Standard Model there is one field and one related Higgs boson; in some extensions to the Standard Model there are multiple fields and multiple Higgs bosons. In the years since the Higgs field and boson were proposed as a way to explain the origins of symmetry breaking, several alternatives have been proposed that suggest how a symmetry breaking mechanism could occur without requiring a Higgs field to exist. Models which do not include a Higgs field or a Higgs boson are known as Higgsless models. In these models, strongly interacting dynamics rather than an additional (Higgs) field produce the non zero vacuum expectation value that breaks electroweak symmetry.