Поскольку вселенная расширяется, есть ли у нас основания подозревать дальнейшее разделение фундаментальных сил / взаимодействий? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
4 голосов
/

В какой-то момент все четыре силы были одной силой. (другой вопрос: что именно это значит?). В какой-то момент сила тяжести и сильная сила разошлись, оставляя электрослабую силу. Затем электрослабая сила отделилась, чтобы стать электромагнитной силой и слабой силой.

Я предполагаю, что мы не закончили с фазовыми переходами. Так есть ли теоретические основания полагать, что дальнейших разлуок не будет? Например, электромагнитная сила разделяется на две силы.

Откуда мы знаем, что сила "фундаментальна" и не отделима?

Смежный вопрос: Что значит сказать, что "фундаментальные силы природы были объединены"?

Ответы [ 3 ]

5 голосов
/

Электрослабое объединение нарушается, когда температура достаточно низкая для того, чтобы поле Хиггса перешло в основное состояние. Основное состояние поля Хиггса заряжается при «слабом изоспине» и «гиперзаряде», в результате чего частицы со слабой силой приобретают массу и оставляют только фотон без массы.

В большинстве теорий великое объединение, которое объединяло бы сильную силу с электрослабой силой, также нарушается неким видом поля Хиггса, но оно входит в основное состояние при гораздо более высоких температурах. Таким образом, когда вселенная переходит от горячей к холодной, сначала сверхтяжелое поле Хиггса расслабляется до своего основного состояния и нарушает грандиозное объединение, а затем позднее стандартное поле Хиггса расслабляется до своего основного состояния и нарушает электрослабое объединение.

Нет никакой реальной причины ожидать дальнейшего нарушения симметрии, но эта странная маленькая статья действительно исследует возможности.

2 голосов
/

Возможно, немного вводит в заблуждение думать об этом разделении сил как об исторических событиях. Да, если кто-то экстраполирует обратно, можно получить время, когда температура была выше, чем энергетические шкалы, где появляются эти разделения. Тем не менее, эти разделения в основном определяются энергетической шкалой, а не температурой.

Сегодня у нас есть доступ к энергиям, варьирующимся в огромном количестве шкал, вплоть до чуть выше электро-слабой шкалы, с помощью LHC. С другой стороны, мы можем охлаждать вещи до температуры чуть выше абсолютного нуля. Так что если бы силы разъединялись дальше, мы бы, наверное, уже видели это.

Кроме того, с теоретической точки зрения, мы знаем, что электромагнитная сила не может отделиться дальше. Когда силы разделяются на различные силы из-за нарушения симметрии, они должны были исходить из разных степеней свободы, существующих в исходной силе. Силы на более высоких энергетических масштабах являются неабелевыми калибровочными силами. Как таковые, они содержат столько степеней свободы, сколько калибровочных бозонов. Когда происходит нарушение симметрии, некоторые из этих калибровочных бозонов начинают вести себя не так, как другие. Некоторые могут стать массивными, как при нарушении электрослабой симметрии.

В случае электромагнитной силы остается только один калибровочный бозон: фотон. Так что от электромагнетизма больше нельзя получить разные силы. Единственное, что может произойти, это то, что фотон может стать массивным (как в случае сверхпроводимости). Ниже масштаба этой массы сила фактически исчезнет.

2 голосов
/

В какой-то момент все четыре силы были одной силой.

Это умозрительно. Например, это верно в теории струн, но теория струн, вероятно, ошибочна.

Другие, вероятно, смогут дать более точный ответ, но я думаю, что в основном причина, по которой слабая сила отделена от электрослабой силы, заключается в том, что существует температура, соответствующая массам бозонов W и Z, около $10^2$ ГэВ. (Энергетические шкалы могут быть связаны с температурой через постоянную Больцмана.) Когда температура становится ниже этой точки, вы получаете фазовый переход. Если бы мы были разумными существами, которые жили, когда Вселенная была горячее, чем $10^2$ ГэВ, мы могли бы построить стандартную модель, измерить массы W и Z и предвидеть, что произойдет фазовый переход. Стандартная модель не имеет других фундаментальных бозонов, массы которых отличны от нуля, но меньше, чем массы W и Z, поэтому я не думаю, что мы должны ожидать, что что-то подобное произойдет.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...