힉스 메커니즘에 대한 종합 정보

표준 모형에서 힉스 메커니즘(영어: Higgs 메커니즘 ***)은 소립자가 질량을 얻을 수 있게 하는 질량 생성 메커니즘이다. 페르미온, W 보존, Z 보존은 질량이 있고 광자와 글루온은 질량이 0인 이유는 무엇입니까? 힉스 메커니즘은 이 문제를 설명할 수 있습니다. 힉스 메커니즘은 자발적인 대칭 파괴를 사용하여 게이지 보존 질량을 제공합니다. 게이지 이론을 준수하면서 게이지 보존에 질량을 부여할 수 있는 모든 가능한 메커니즘 중에서 이것이 가장 간단합니다. 힉스 메커니즘에 따르면 힉스 장은 우주 전체에 존재하며 일부 기본 입자는 힉스 장과의 상호 작용으로 인해 질량을 얻습니다. 기본개론 중국명 : Higgs Mechanism 외국명 : Higgs Mechani *** 분야 : 양자역학개론, 역사, U(1) 힉스 메커니즘, 개요, 자연대칭 깨짐, SU(2)×U(1) 힉스 메커니즘, 표준모형, 서문 참조 표준모형에서 힉스 메커니즘(영어: Higgs 메커니즘 ***)은 소립자가 질량을 얻을 수 있게 하는 질량 생성 메커니즘이다. 페르미온, W 보존, Z 보존은 질량이 있고 광자와 글루온은 질량이 0인 이유는 무엇입니까? 힉스 메커니즘은 이 문제를 설명할 수 있습니다. 힉스 메커니즘은 자발적인 대칭 파괴를 사용하여 게이지 보존 질량을 제공합니다. 게이지 이론을 준수하면서 게이지 보존에 질량을 부여할 수 있는 모든 가능한 메커니즘 중에서 이것이 가장 간단합니다. 힉스 메커니즘에 따르면 힉스 장은 우주 전체에 존재하며 일부 기본 입자는 힉스 장과의 상호 작용으로 인해 질량을 얻습니다. 좀 더 자세히 설명하자면, 게이지장 이론에서 국부적인 게이지 불변성을 만족시키기 위해서는 게이지 보존의 질량을 0으로 설정해야 합니다. 힉스 장의 진공 기대값이 0이 아니기 때문에 자발 대칭이 깨지므로 게이지 보존은 질량을 얻게 되고 골드스톤 보존이라고 불리는 질량이 0인 보존이 생성되며, 힉스 스리랑카 보존은 힉스 장을 동반하는 입자이며 힉스 장의 진동입니다. 적절한 게이지를 선택하면 Goldstone 보존이 취소되고 거대한 Higgs 보존과 거대한 게이지 벡터 필드만 남습니다. 페르미온 역시 힉스 장과의 상호작용으로 인해 질량을 얻지만 질량을 얻는 방식은 W 보존 및 Z 보존과 다릅니다. 게이지 필드 이론에서 로컬 게이지 불변성을 충족하려면 페르미온의 질량을 0으로 설정해야 합니다. 유카와 결합을 통해 페르미온은 자발적인 대칭 파괴로 인해 질량을 얻을 수도 있습니다. 이 항목의 수학적 내용을 이해하려면 독자가 양자장 이론에 대한 일부 지식을 이해해야 합니다. 모든 방정식은 아인슈타인의 계약 방정식을 따릅니다. 입자물리학의 관례에 따르면 물리량의 단위는 CGS 단위계를 사용하며, 빛의 속도와 환원플랑크 상수의 값을 로 설정한다. 역사 1964년 세 개의 연구 그룹이 거의 동시에 독립적으로 힉스 메커니즘을 연구했는데, 그 중 한 그룹은 Francois Engler와 Robert Blount였고, 다른 그룹은 Peter Higgs였습니다. 세 번째 그룹은 Gerald Gulani, Karl Hageng 및 Tom Kieber였습니다. . 1965년 Gulani와 1966년 Higgs는 각각 이 모델의 속성을 탐구하기 위한 추가 논문을 발표했습니다. 이 논문은 게이지 불변 이론과 자발적인 대칭 파괴의 개념이 특별한 방식으로 연결되면 게이지 보존이 질량을 획득해야 함을 보여줍니다. 1967년에 스티븐 와인버그(Steven Weinberg)와 압둘 살람(Abdul Salam)은 처음으로 힉스 메커니즘을 적용하여 전기약자 대칭성을 깨고 힉스 메커니즘이 나중에 표준 모델의 일부가 된 슈발리에 모델에 통합될 수 있는 방법을 보여주었습니다. 6명의 물리학자가 발표한 3편의 논문이 Physical Review Letters의 50주년 기념 문서에서 랜드마크 논문으로 인정되었습니다. 2010년에 그들은 이론 입자 물리학 부문 사쿠라이 상을 수상했습니다. 왜냐하면 "아원자 입자 질량의 생성 메커니즘 이론은 이러한 측면에 대한 인간의 이해를 촉진시켰고, 최근 유럽 원자력 연구 기구 산하 대형 강입자 충돌기의 토러스 장비와 소형 뮤온 코일 검출기에 의해 그 기본 이론이 발견되었기 때문입니다. 입자 확인'으로 Engler와 Higgs는 2013년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

U(1) 힉스 메커니즘 개요 U(1) 힉스 메커니즘은 U(1) 게이지 필드 이론에 적합한 매우 간단한 질량 부여 메커니즘입니다. U(1) 게이지 필드 이론의 게이지 변환에는 위상 변환이 포함됩니다. 여기서 는 복소수 값 힉스 필드이고 는 위상입니다. 이 변환은 Abelian 그룹을 포함하는 U(1) 변환이므로 "Abelian Higgs 메커니즘"입니다. 우주 전체에 걸친 힉스 장은 두 개의 실수 함수 로 구성된 복소수 스칼라 장이라고 가정합니다. 여기서 는 4차원 좌표입니다. 스핀, 질량 및 위치 에너지가 0인 이 스칼라 필드의 경우 Klein-Golden Lagrangian은 질량 항목이 존재하지 않는다고 일시적으로 가정하면 Klein-Golden Lagrangian의 형태는 4차원 도함수 피연산자가 됩니다. 이것은 전위에 있는 전자기파의 물리적 거동을 설명하는 데 사용할 수 있는 파동 방정식입니다. 이 방정식에서는 질량의 흔적이 없는 것처럼 보이지만 위치 에너지를 Taylor에 의해 확장하면 다음과 같습니다. , , 및 은 모두 상수입니다. 이러한 확장에서는 품질 프로젝트의 형태가 모호하게 관찰될 수 있다. 자발적 대칭 파괴 양자역학의 진공은 일반적인 이해의 진공과 다릅니다. 양자역학에서 진공은 빈 공간이 아닙니다. 가상 입자는 공간의 어느 위치에서나 계속해서 무작위로 생성되거나 소멸되며, 이로 인해 신비한 양자 효과가 발생합니다. 이러한 양자 효과를 고려하면 공간의 가장 낮은 에너지 상태는 모든 에너지 상태 중에서 가장 낮은 에너지 상태이며, 바닥 상태 또는 "진공 상태"라고도 합니다. 가장 낮은 에너지 상태의 공간은 양자역학의 진공이다. 가장 낮은 에너지 상태만 그 자체로 변환할 수 있는 특정 대칭군 변환을 생각해 보십시오. 그러면 가장 낮은 에너지 상태는 이 변환에 대해 "불변"이라고 합니다. 즉, 가장 낮은 에너지 상태는 이러한 대칭성을 갖습니다. 물리적 시스템의 라그랑지안은 특정 대칭군 변환에 불변이지만, 이것이 가장 낮은 에너지 상태도 이 대칭군 변환에 불변한다는 의미는 아닙니다. 라그랑지안과 가장 낮은 에너지 상태가 모두 동일한 불변성을 갖는 경우, 물리적 시스템은 이 변환에 대해 "명시적 대칭성"을 갖는다고 합니다. 라그랑지안만 불변성을 갖는 경우, 가장 낮은 에너지 상태가 불변성이 아닌 경우 물리적 시스템의 대칭성이 저절로 깨지거나, 물리적 시스템의 대칭성이 숨겨져 있는 현상을 "자발적 대칭성 깨짐"이라고 합니다. SU(2)×U(1) 힉스 메커니즘 표준 모델에서 SU(2)×U(1) 힉스 메커니즘은 질량을 전달하는 가장 간단한 메커니즘으로 SU( 2)×U(1) 게이지에 적합합니다. 장 이론. 이러한 메커니즘을 이용한 표준모형을 최소표준모형이라 한다. 이 모델에서 힉스 필드는 복소수 이중선입니다. 모든 실수 함수는 어디에 있습니까? 이 힉스 장은 2개의 복소수 스칼라 장 또는 4개의 실수 스칼라 장으로 구성되며, 그 중 2개는 전하이고 2개는 중성입니다. 이 모델에는 4개의 제로 질량 게이지 보존도 있는데, 이는 모두 횡단장이며 광자와 마찬가지로 2개의 자유도를 갖습니다. 로봇에는 총 12개의 자유도가 있습니다. 자발적인 대칭이 깨지면 세 개의 게이지 보존 중 하나가 질량을 얻고 각각 세로 필드를 추가하게 되며 총 9개의 자유도가 생기고 질량이 2개인 보존도 있습니다. .게이지 보존, 나머지 1자유도는 거대한 힉스 보존입니다. 질량이 있는 3게이지 보존은 W, W, Z 보존입니다. 제로 질량 게이지 보존은 광자입니다. 표준모형 표준모형에서는 온도가 충분히 높고 물리적 시스템의 약전자대칭이 깨지지 않으면 모든 소립자는 질량이 없습니다. 온도가 임계온도 이하로 떨어지면 힉스 장은 불안정해지고 가장 낮은 에너지 상태, 즉 양자역학의 진공상태로 점프하게 된다. 따라서 전체 물리계의 연속대칭이 자연적으로 깨지고 W 보손이 발생하게 된다. , Z 보존과 페르미온도 결과적으로 질량을 얻게 됩니다. 힉스 보존의 실험적 탐사를 참조하세요. 힉스 보존 연대표 탐색