Higgsmekanismin

Higgsmekanismin är mekanismen inom det elektrosvaga standardmodellen som förklarar hur W- och Z-bosonerna samt fermionerna får sina massor utan att bryta gaugeinvariansen i Lagrangianen. Den beskriver hur massor uppkommer genom interaktioner med Higgsfältet istället för att byggas in manuellt i teorin.

Denna mekanism uppnås genom att Higgsfältet, en SU(2)_L-dubbel med hypercharge Y=1, får ett vakuumförväntningsvärde v ≈ 246 GeV. Potensfunktionen V(φ) = μ^2 φ†φ + λ(φ†φ)^2 ger spontan symmetri brytning när μ^2 < 0. Tre av de fyra reala graden av frihet i φ blir de longitudinella polariseringarna hos W±- och Z-bosonerna, medan en återstående, färdigställd som en fri partikel, Higgsbosonen h, kvarstår i form av en fysisk scalar.

Massor kopplas till Higgsfältet via olika mekanismer: W- och Z-masor uppkommer från gauge-symmetri brytningen, där m_W = (1/2) g v och m_Z = (1/2) v sqrt(g^2 + g'^2). Fermionernas massor uppkommer genom Yukawa-interaktioner med φ, m_f = y_f v / sqrt(2), där y_f är Yukawa-kopplingskonstanterna för varje fermion.

Higgsbosonen med mass cirka 125 GeV erkändes som upptäckt 2012 av ATLAS och CMS vid Large Hadron Collider. Higgsmekanismin är en central del av standardmodellen, men den adresserar inte alla frågor i particle fysik, såsom naturlighetsproblemet eller massspektra upphov, vilket motiverar vidare forskning utanför standardmodellen.