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手征对称性(Chiral symmetry)与Higgs机制之间的关系是什么?

 秋水共蓝天 2018-07-20

题主你好。手征对称性和希格斯机制之间没有明显关系。因为它们是针对不同问题的。希格斯机制一般是用来解释电弱统一里面弱相互作用场玻色子带有质量这一问题的,而手征对称性破缺则是针对费米子带有质量这一问题的。

一般来说,像光子和胶子这样的玻色子,是没有质量的,但是传递弱相互作用的玻色子却有着十分巨大的质量(二十万倍于电子质量),这么大的质量如何解释呢?一个办法就是所谓的希格斯机制。引入希格斯场——零自旋的玻色场——让它与弱相互作用耦合起来,由于对称性自发破缺,导致玻色子带上质量——弱相互作用玻色子和希格斯玻色子都带有质量。

对于费米子来说,当其质量严格为零,那么按照狄拉克场理论,费米子可以严格分成两种:左旋费米子和右旋费米子。但是当费米子质量不是严格为零,那么就不能做这样的分解。这就是所谓的手征对称性破缺。这种对称性破缺某种意义上来说可以理解为让费米子带有质量的机制。引入适当的玻色子让其与费米子相互作用,一样的套路可以给出费米子的质量。【这里面涉及到一个粒子:π介子。手征对称性破缺可以解释为什么π介子的质量如此之小。】

关于手征对称性破缺的研究不仅仅局限于这些,我们知道,夸克是有质量的费米子,其中重夸克顶夸克质量可以达到电子质量的34万倍(钨原子的质量),这么重的费米子其质量从何而来?另外,像质子这类费米子,夸克自身的质量对其贡献约百分之一,大部分是靠其他机制贡献的——也就是手征对称性破缺。

手征对称性破缺和希格斯机制是异曲同工,但是二者除了在对称性破缺理论上类似以外,其他的并没有太多联系。原因在于二者在发挥作用的尺度上相差一千倍!这就导致二者的联系并没有多么紧密,甚至就没有联系。这一点可以类比凝聚态物理里面的对称性自发破缺,难道说宏观层面的对称性自发破缺和希格斯机制有关联吗?我觉得没有!【一个相对简单的理解就是:希格斯机制是让非阿贝尔规范场(弱相互作用)带上质量,而手征对称性破缺并没有让非阿贝尔规范场(强相互作用)带上质量。】

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