Abstrak: Dalam fisika partikel kontemporer, massa partikel dasar
yang konstan tak terhitung, yang dihasilkan oleh nilai-nilai
eksperimental. Terinspirasi dari pengamatan pada partikel empiris
spektrum massa, dan sesuai hubungan interaksi fisik mereka, kita
mengusulkan bahwa massa partikel elementer muncul karena
interaksinya sendiri pada bidang terkait dengan isi partikel.
aplikasi pertama dari ide ini terlihat untuk menghasilkan urutan
prediksi besarnya yang benar untuk neutrino, charges lepton dan
quark. Kami kemudian mendiskusikan model yang lebih ambisius, di
mana juga generasi yang berbeda mungkin timbul dari misalnya
self-organizing. karena bifurcations yang mendasari dinamika
non-linear, dengan kekuatan kopel bertindak sebagai parameter
"Non-linearitas". Jika model ini diperluas untuk mencakup satuan
ukur boson, foton otomatis adalah satu-satunya partikel dasar untuk
tetap tak bermassa karena tidak memiliki charges. Hasilnya bahwa
gluon memiliki jangkauan efektif ~ 1FM, secara fisik hal ini
menjelaskan mengapa QCD memiliki jangkauan yang terbatas.Electronic
Journal of Theoretical Physics. Semua hak dilindungi.Kata kunci:
Partikel Dasar, Mass; Struktur materi; Model perturbative; model
NonPerturbative
1. PendahuluanYang terbesar, dan tertua, teka-teki yang belum
terpecahkan di dasar fisika partikel adalah: Dimana Melakukan
pengamatan berasal dari mana massa partikel dasar?, konsep massa
tidak benar-benar dimengerti, dan nilai-nilai numerik mereka tetap
menjadi misteri. Kemudian meluas, tapi keliru, keyakinan bahwa
ketika Higgs boson dikonfirmasi, asal-usul massa telah ditemukan.
Hal ini tidak terjadi. Ini hanya menggantikan satu set dari
parameter yang tidak diketahui (massa partikel) dengan set yang
sama yang tidak diketahui dari parameter ( konstanta kopel pada
bidang Higgs, sehingga tidak ada yang diperoleh dalam pemahaman
mendasar pada massa.
Meskipun apa yang bisa dibayangkan tentang hal yang tidak
penting mengenai massa dari pernyataan seperti " supersymmetric
partner berbeda hanya dalam massa mereka (dan spin) dibandingkan
untuk partikel normal "," ... skala Planck, MPlanck = 1,22 1019 GeV
", dan"Massa top quark adalah 175 GeV", dll, konsep massa tidak
pernah didefinisikandengan cara yang jelas, bahkan dalam fisika
klasik. Bahkan, Jammer [1] telah mampuuntuk menulis dua seluruh
monograf pada subjek yang menimbulkan perselisihan ini,
menyimpulkan bahwa tidak ada yang tahu apa itu massa sebenarnya.
Selanjutnya, dan masalah ini merupakan masalah yang paling
pragmatis yang dialami fisikawan, parameter massa eksperimen diukur
untuk partikel dasar yang tidak memiliki penjelasan teoritis
apapun. Dari sudut pandang teori massa bisa juga hanya sebagai satu
set nomor secara acak.Mengutip Richard Feynman:"... Meskipun orang
mengatakan bahwa tidak ada percobaan untuk memimpin kita, itu tidak
benar. Kita memiliki dua puluh empat atau lebih - saya tidak tahu
jumlah pasti - nomor misteriusterkait dengan massa. Mengapa bahwa
massa muon dibandingkan denganelektron adalah persis 206 atau apa
pun itu, mengapa massa dari berbagai partikelseperti quark apa
begitu? Semua angka-angka ini, dan analog lainnya- yangberjumlah
sekitar dua lusin - tidak memiliki penjelasan dalam teori string -
benar-benartidak ada! Tidak ada ide pada saat ini, di salah satu
struktur teoritis yang saya pernah dengar, yang akan memberikan
petunjuk mengenai mengapa massa adalah apa yang mereka ... Ketika
Andamelihat angka-angka ini, mereka terlihat benar-benar acak
,disana tampaknya tidak menjadibanyak pola di dalamnya. Itu
merupakan masalah bagi teori fisika, dan teori superstring initidak
mencakup itu sama sekali. "[2]"Sepanjang seluruh cerita ini masih
ada satu fitur yang memuaskan: pengamatan massa pada partikel,m .
Tidak ada teori yang cukup menjelaskan angka ini. Kami menggunakan
angka dalam semua teori kami, tapi kami tidak mengerti angka itu
apa angka itu, atau dari mana mereka berasal. Saya percaya bahwa
dari sudut pandang fundamental, ini adalah masalah yang sangat
menarik dan serius. "[3], hal.152.Konsep dasar dari massa masih
sangat kurang dipahami bahwa itu dianggap bermanfaat untuk menguji
apakah itu anti-atom (diproduksi di CERN untuk pertama kalinya [4])
jatuh keatas atau kebawah dalam medan gravitasi [5]. Massa
"diselipkan" ke dalam kerangka mekanika kuantum, menjadi parameter
yang sama seperti dalam fisika klasik, yaitu, proporsionalitas,
atau inersia, konstan antara percepatan benda dan gaya yang
diterapkan. Namun, selama tidak berlaku, atau percepatan adalah
konsep yang tepat dalam mekanika kuantum, kecuali melalui Ehrenfest
teorema [6], sebagai statistik atau "ensemble" kesatuan, ini
merupakan terjemahan langsung dari konsep yang agak meragukan.
Dalam mekanika kuantum dan teori medan kuantum, konsep massa
sebagai "resistensiterhadap percepatan "tidak tepat. Definisi yang
paling sah dari massa dalam mekanika kuantum dijelaskan oleh
hubungan E = m, atau lebih tepatnya m =(E ), yaitu, sebagai sesuatu
yang terukur secara empiris, misalnya, dengan pemusnahan / produksi
pasangan partikel-antipartikel.Karena semua diamati dalam mekanika
kuantum, massa harus diwakili oleh operator dengan hasil keluarnya
distribusi probabilitas (kecuali sebuah eigen pada posisi yang
tepat), puncaknya pada nilai klasik. satu-satunya cara untuk
mendapatkan nilai-nilai diskrit untuk massa akan menganggap bahwa
"dasar" partikel adalah bagian terikat dari sesuatu yang lebih
mendasar [7], [8]. Mungkin satu-satunya cara untuk mengakhiri
kemunduran yang tak terbatas ini menjadi skala lebih kecil , akan
menganggap bahwa subconstituents utama adalah tak bermassa. Massa
kemudian harus muncul secara ketat dari dinamika, "massa tanpa
massa", Tujuan John Wheeler untuk menghapus massa dari persamaan
dasar fisika [9] - sebagai implisit yang diantisipasi oleh Einstein
dalam artikelnya Does the inertia of a body depend upon its energy
content? : The mass of a body is a measure of its energy-content
[10].
Menurut "Machs principle" [11] massa partikel timbul karena
interaksi dengan sisa alam semesta. Ini berarti massa yang tidak
akan lagi menjadi skalar tetapi tensor (peringkat kedua), sebagai
inhomogeneities dan anisotropi di distribusi materi sekitarnya akan
memberikan ketergantungan terarah dan temporal massa inersia. Hal
ini sengaja mirip dengan parametrization modern massa sebagai
matriks (tensor peringkat kedua) ketika membahas massa fermion [12]
secara umum, dan osilasi neutrino pada khususnya. Karena tidak ada
spekulatif teoritis "kemajuan" sejak tahun 1970-an, seperti teori
besar terpadu (GUTs), supersimetri (SUSY), superstring, dan M-teori
,tetapi beberapa, belum menghasilkan satu hasil eksperimen, kita
malah bertanya apakah spektrum massa dapat dipahami (dan berasal)
dari apa yang dikenal lebih atau kurang tepat, yaitu model standar
fisika partikel. Meskipun beberapa pendukung teori "fundamental"
mengaku, akhirnya, dapat menyimpulkan segala sesuatu dari Prinsip
pertama, termasuk spektrum massa partikel elementer, belum pernah
ada dalam hal ini yang telah dicapai dalam prakteknya, dan dengan
demikian kita lebih suka yang lebih "Pragmatis" pendekatan yang
dapat dimulai hari ini bukan menunggu (mungkin tidak ada)
"ultimate" teori memberitahu semua kebenarannya. Bisakah kita
memahami massa partikel yang berbeda dari apa yang sudah kita
ketahui, lebih atau kurang, untuk menjadi benar, yaitu tanpa ada
"eksotis" fisika? Kami percaya bahwa ini mungkin jadi kenyataan,
dan akan menguraikannya dan yang mengikutinya.Kami mengusulkan
bahwa massa partikel memiliki daerah yang ketat (bukan
keseluruhanseperti misalnya dalam asumsi Mach), yang timbul dari
self-interaction (s). Artinya,massa setara dengan energi yang
terkandung dalam daerah ukur yang terkait (di perturbativeteori
medan kuantum; energi dari "awan" partikel ukuran virtual).
sepertihubungan antara interaksi dinamis mendasar dan massa
tampaknya hanya angankarena hanya massa yang dibutuhkan untuk
beranjak dari kinematika ke dinamika [1]. Seperti sebagian besar
(Setidaknya) delapan belas parameter "model standar" muncul karena
masalah massa , hubungan antara massa dan aslinya, non-Yukawa yaitu
non-Higgs,interaksi kopel juga akan secara signifikan mengurangi
jumlah parameter hoc.
2. Model perturbatifDalam pendekatan konvensional untuk massa
partikel dalam model standar (dan seterusnya),medan Higgs
menghasilkan massa yang berbeda melalui kekuatan kopel untuk yang
lain.
Gambar. 1 O () bidang teori kuantum kontribusi terhadap massa
partikel karena self-interaction. Setiap titik kontribusi satu
faktor charges massa sebanding dengan kopel fisik konstan.bidang.
Kopel ini adalah parameter, yang dipilih bertepatan dengan Data
eksperimental. Jadi bahkan jika model Higgs ternyata yang benar
untuk memecahkan electroweak yangsimetri (yang secara teoritis
tampaknya agak mustahil sebagai Higgs asli kemudianakan menjadi
satu-satunya bidang mendasar spinless, dengan semua masalah
teoritis yang diperlukan)tidak ada yang diperoleh dalam pengetahuan
tentang mengapa partikel elementer memiliki massakita amati.
Mekanisme Higgs hanya menggantikan satu ad hoc parameter massa (mi)
denganad hoc Yukawa kopel konstan (i) ke medan Higgsmii, (1)dan
karena ini kita bebas untuk membuat hipotesis lain seperti apa
fisik massa. Sebuah mekanisme Higgs seperti simetri adalah cara
favorit untuk memecahkan juga lainnya (hipotetis) simetri, seperti
supersimetri. Bagi kita tampaknya menjadi cara yang salah untuk
melanjutkan, sebagai mekanisme simetri seperti selalu
memperkenalkan (ad hoc) parameter baru, dan teori yang lebih
mendasar harus berisi lebih sedikit parameter bebas, tidak lebih.
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, standar model asli itu sendiri
mengandung 18 parameter bebas, dan beberapa lagi jika neutrino
tidak bermassa , sebagian besar dari mereka terkait kepada massa
secara teoritis. Dalam ekstensi supersymmetric standar tingkatan
model parameter bebas dalam jumlah ratusan, atau lebih, lagi
terutama terhubung dengan yang baru (teramati) massa supersymmetric
partner, dan Higgs seperti Mekanisme di skala energi yang lebih
tinggi (tak terhitung).Di sini kita, sebaliknya, mulai dengan
asumsi bahwa semua massa partikel muncul secara eksklusif dari
interaksinya dengan dirinya sendiri (lihat Gambar 1). Hal ini
memungkinkan untuk mendasari "paling sederhana" untuk hanya
menyertakan bidang bermassa, seperti dalam model Higgs sebelum
simetri rusak, menjaga ukuran-invarian dari model standar, sebagai
self-coupling adalah Fenomena vakum, seperti non-vanishing nilai
ekspektasi daerah vakum Higgs saat simetri terhenti di "low"
energi. Massa "beku" tereduksi energi yang terhubung , dan
mendefinisikan, partikel. Dalam daerah perturbative kuantum teori
akal, diagram untuk self-interaction yang tentu saja berbeda karena
loop virtual, tapi pasti alam sendiri tidak tunggal. Tampaknya
jelas bahwa massa secara resmi tak terbatas diprediksi oleh teori
medan kuantum perturbative hanya sebuah artefak pada pendekatan
perturbative (Bahkan "solusi" konvensional, renormalization massa
dan charges, didefinisikan melalui perkiraan, perumusan teori
perturbative.)Selain itu, karena semua bidang ukur, yaitu interaksi
yang berbeda, dalam model standar menyimpang dengan cara yang sama
quotients antara massa yang terbatas. Tampaknya ada sedikit alasan
untuk bekerja di beberapa skala yang sangat tinggi (GUT / String),
sebagai massa kita tertarik mengamati pada "normal" energi. Ini
juga satu bagian dari kita untuk berkembang di ekstrim
"Fundamental" energi eksperimental diakses melalui kelompok
renormalization. normalisasi, yaitu, pengukur fisik, massa yang
diubah karena tatanan lebih tinggi pada perturbative yagn baik
dalam teori medan kuantum dapat ditulis
di mana m0 adalah "yang paling sederhana" (tidak diamati) massa,
dan dn (2) "ultraviolet" berbeda sebagai spasial cut-off 0.
Pendekatan kami agak seperti mengambil batas m0 0 dan 0 secara
bersamaan. Kesimpulan yang jelas pertama adalah bahwa semakin kuat
self interaction, massive partikel juga semakin besar. Neutrino,
berinteraksi hanya melalui gaya lemah, akan menjadisangat ringan.
Selanjutnya, elektron dengan elektromagnetik couplings, menjadi
lebih besar. quark, berinteraksi juga melalui kekuatan yang kuat,
menjadi berat.Untuk menggambarkan hal ini lebih jelas, kami
membangun sebuah model sederhana. Dinamika nonperturbative pasti
akan mengubah (perturbatively resmi tak terbatas) proporsionalitas
konstan untuk interaksi yang berbeda (karena kelompok pengukur yang
berbeda), yang dalam rasio massa partikel maka tidak akan
dibatalkan, tapi memberikan sisa Faktor yang terbatas. Untuk saat
ini, untuk mendapatkan perkiraan pertama, kita mengabaikan
komplikasi ini dan menganggap itu menjadi kesatuan. Untuk massa
partikel ( O ()) sehinggam = B (Q2em + T2weak + C2s), (3)di mana em
adalah Sommerfeld baik struktur konstan (~ 137-1) dan weak dan s
adalah(rendah-energi) kopling lemah, dan interaksi kuat. Sebagai
weak ambigu(massa tergantung), kami menyimpulkan efektif itu dari
waktu reaksi karakteristik yang diukur (misalnya, probabilitas
peluruhan), sebagai kekuatan interaksi hanyalah ukuran
dariprobabilitas interaksi berlangsung. Q memberikan muatan listrik
partikel dalamunit e, dan T dan C adalah jumlah analog (orde satu)
berasal dari gauge groupsuntuk "charges yang lemah" dan "warna
charge". B adalah konstanta normalisasi, yang dalamperlakuan yang
benar-benar non-perturbative dari model standar harus
diperhitungkan. Namun,menggunakan perbandingan, itu dibatalkan.Hal
ini memberikan hasilm / me ~ 10-7, (4)mq / me ~ 102, (5)atau dalam
satuan massam ~ 0,1 eV, (6)jelas kompatibel dengan eksperimen
langsung; me