vakuumvärdet

Vakuumvärdet, ofta kallat vakuumförväntningsvärdet, är värdet av ett kvantfält i vakuumets grundtillstånd. Om potentialens lägsta energi inte ligger vid fältets nollvärde kan vakuumvärdet vara icke-noll och därigenom leda till spontan brytning av symmetrier. Vakuumvärden spelar en central roll i hur massor och interaktioner uppstår i fältteori och i teoretiska modeller kan flera möjliga vakuum förekomma, vilket påverkar universums utveckling och stabilitet.

I Standardmodellen har Higgsfältet ett vakuumvärde v ≈ 246 GeV. Detta värde relateras till Fermi-konstanten G_F genom v = (1/(√2 G_F))^{1/2} ≈ 246 GeV. När Higgsfältet antar detta vakuumvärde bryter det den elektrosvage symmetrin, vilket ger massor till W- och Z-bosonen samt till fermionerna via Yukawa-interaktionerna. Exempelvis fås W-bosons mass som m_W = 1/2 g v och Z-bosons mass som m_Z = 1/2 v sqrt(g^2 + g'^2). Fermionernas masses ges av m_f = y_f v / √2, där y_f är Yukawauppkopplingskonstanten för varje fermion.

Vakuumvärdet är i allmänhet gaugeberoende i kvantfältteori, och endast gaugeinvarianter är fysiskt observerbara. Utanför Standardmodellen kan olika vakuumvägval förekomma, inklusive metastabila vakuum och kosmologiska fasövergångar, vilket har implikationer för tidig universums historia och för teoretiska konstruktioner av vacuumstrukturen. Vakuumvärdet är således centralt för förståelsen av massgenerering, symmetribrytning och kosmisk evolution.