بدائل لنموذج هيغز القياسي

تُعدّ النماذج البديلة لنموذج هيغز القياسي نماذجَ يُنظر إليها من قِبل العديد من علماء فيزياء الجسيمات لحلّ بعض المشكلات القائمة المتعلقة ببوزون هيغز . ومن بين أكثر النماذج التي يجري البحث فيها حاليًا نموذجا التفاهة الكمومية ومشكلة التسلسل الهرمي لهيغز .

في فيزياء الجسيمات ، تُشكل الجسيمات الأولية والقوى العالم المحيط بنا. يُفسر الفيزيائيون سلوك هذه الجسيمات وكيفية تفاعلها باستخدام النموذج القياسي ، وهو إطار عمل مقبول على نطاق واسع يُعتقد أنه يُفسر معظم ما نراه حولنا. ^{[ 1 ]} في البداية، عندما كانت هذه النماذج قيد التطوير والاختبار، بدا أن الرياضيات الكامنة وراءها، والتي كانت مُرضية في المجالات التي تم اختبارها بالفعل، ستمنع الجسيمات الأولية من امتلاك أي كتلة ، مما أظهر بوضوح أن هذه النماذج الأولية كانت غير مكتملة. في عام 1964، نشرت ثلاث مجموعات من الفيزيائيين، في وقت متزامن تقريبًا، أوراقًا بحثية تصف كيفية إعطاء كتل لهذه الجسيمات، باستخدام مناهج تُعرف باسم كسر التناظر . سمح هذا المنهج للجسيمات باكتساب كتلة، دون الإخلال بأجزاء أخرى من نظرية فيزياء الجسيمات التي كان يُعتقد أنها صحيحة بشكل معقول. عُرفت هذه الفكرة باسم آلية هيغز ، وأكدت التجارب اللاحقة وجود مثل هذه الآلية، لكنها لم تتمكن من إظهار كيفية حدوثها بالضبط .

أبسط نظرية لتفسير هذه الظاهرة في الطبيعة، وهي النظرية التي أُدمجت في النموذج القياسي، هي أنه إذا ما انتشر حقلٌ واحد أو أكثر من نوعٍ معين (يُعرف بحقل هيغز ) في الفضاء، وإذا ما تفاعل مع الجسيمات الأولية بطريقةٍ محددة، فإن ذلك سيؤدي إلى ظهور آلية هيغز في الطبيعة. في النموذج القياسي الأساسي، يوجد حقل واحد وبوزون هيغز واحد مرتبط به؛ وفي بعض التوسعات للنموذج القياسي، توجد حقول متعددة وبوزونات هيغز متعددة. ^{[ 2 ]}

منذ اقتراح حقل هيغز وبوزون هيغز كطريقة لتفسير أصول كسر التناظر، ظهرت عدة بدائل تشرح كيف يمكن أن تحدث آلية كسر التناظر دون الحاجة إلى وجود حقل هيغز. تُعرف النماذج التي لا تتضمن حقل هيغز أو بوزون هيغز بنماذج هيغز-ليس. في هذه النماذج، تُنتج ديناميكيات التفاعل القوي، بدلاً من حقل هيغز إضافي، قيمة التوقع الفراغي غير الصفرية التي تكسر التناظر الكهروضعيف.

تتضمن قائمة جزئية من البدائل المقترحة لحقل هيغز كمصدر لكسر التناظر ما يلي:

• تكسر نماذج تكنيكولور التناظر الكهروضعيف من خلال تفاعلات قياس جديدة، والتي تم تصميمها في الأصل على أساس الديناميكا اللونية الكمومية . ^{[ 3 ] [ 4 ]}
• تستخدم نماذج هيغز عديمة الأبعاد الإضافية المكون الخامس لحقول القياس ليؤدي دور حقول هيغز. من الممكن إحداث كسر في التناظر الكهروضعيف بفرض شروط حدودية معينة على الحقول ذات الأبعاد الإضافية، مما يزيد من مقياس كسر الوحدة حتى مقياس طاقة البعد الإضافي. ^{[ 5 ] [ 6 ]} من خلال تناظر AdS/QCD، يمكن ربط هذا النموذج بنماذج تكنيكولور ونماذج "UnHiggs" التي يكون فيها حقل هيغز ذا طبيعة غير جسيمية . ^{[ 7 ]}
• نماذج للبوزونات المتجهة المركبة W و Z. ^{[ 8 ] [ 9 ]}
• مكثف الكوارك العلوي .
• " مقياس فايل الموحد ". بإضافة حد جاذبي مناسب إلى فعل النموذج القياسي في الزمكان المنحني، تُطوّر النظرية ثباتًا توافقيًا محليًا (فايل). يُحدد المقياس التوافقي باختيار مقياس كتلة مرجعي بناءً على ثابت الاقتران الجاذبي. يُولّد هذا النهج كتلًا للبوزونات المتجهة وحقول المادة مشابهة لآلية هيغز دون كسر التناظر التلقائي التقليدي. ^{[ 10 ]}
• التفاعلات الضعيفة الآمنة تقاربياً ^{[ 11 ] [ 12 ]} بناءً على بعض نماذج سيجما غير الخطية. ^{[ 13 ]}
• البريون والنماذج المستوحاة منه، مثل نموذج الشريط لجسيمات النموذج القياسي لسندانس بيلسون-تومسون ، القائم على نظرية الجدائل والمتوافق مع جاذبية الكم الحلقية والنظريات المشابهة. ^{[ 14 ]} لا يفسر هذا النموذج الكتلة فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى تفسير الشحنة الكهربائية ككمية طوبولوجية (التواءات محمولة على الأشرطة الفردية) وشحنة اللون كأنماط من الالتواء.
• كسر التناظر الناتج عن ديناميكيات عدم التوازن للحقول الكمومية فوق مقياس التفاعل الكهروضعيف. ^{[ 15 ] [ 16 ]}
• فيزياء الجسيمات غير المتجانسة و"الهيغز غير المتجانس". ^{[ 17 ] [ 18 ]} هذه نماذج تفترض أن قطاع هيغز وبوزون هيغز ثابتان قياسيا، والمعروفة أيضًا باسم فيزياء الجسيمات غير المتجانسة.
• في نظرية الميوعة الفائقة ، يمكن أن تنشأ كتل الجسيمات الأولية نتيجة للتفاعل مع الفراغ الفيزيائي ، على غرار آلية توليد الفجوة في الموصلات الفائقة . ^{[ 19 ] [ 20 ]}
• الإكمال بالأشعة فوق البنفسجية عن طريق التبسيط، حيث يتم توحيد تشتت الموجات الشعاعية عن طريق إنشاء تكوينات كلاسيكية. ^{[ 21 ]}

• نماذج هيغز المركبة

• نموذج بدون هيغز على موقع arxiv.org