ヒッグス場の選択

今更の疑問かもしれませんが、宇宙の初期には、すべての粒子が静止質量０で光速で運動していたということです。それが宇宙の膨張により、空間の温度が低下、真空の相転移と自発的対称性の破れが起こり、ヒッグス場が粒子と作用するようになり、静止質量を獲得した粒子がクォークやWボソンなどになった。一方、静止質量が０のままの粒子は光子として今も宇宙を飛び交っているという理解でいたのです。それで初期の宇宙で静止質量０の粒子はすべて光子として振る舞っており、区別はつかなかったと思っていたのです。そこで疑問が生じました。すべての粒子は同じ光子として運動していたのに、どうして、静止質量を獲得するものと、０のままでいる粒子という区別が生じたのか？ヒッグス場はどうやって、質量を与える粒子と０のままの粒子を選択したのか？
偶然なのか、それとも、静止質量０とはいえ、初期の宇宙で既に粒子には、例えば電荷のような量子荷の違いがあり、その違いによってヒッグス場と作用し質量を得るものと０のままのものという違いが生じたということなのでしょうか？

No.2 回答者： tsumina 回答日時： 2024/04/12 14:28

今の標準模型によれば、１７種類の素粒子それぞれに場があり、それぞれの性質も、相互作用の種類も大きさも違うので、

＞初期の宇宙で静止質量０の粒子はすべて光子として振る舞っており

がおかしいですね。ヒッグスの話は、そもそも対称性を持っていた素粒子に質量はなかったが、対称性が自発的に破れ質量を獲得した・・・ということ。質量を獲得する前の粒子がすべて光子だったとは言っていません。質量がない粒子は光速で飛び回れる・・・ということです。

＞ヒッグス場はどうやって、質量を与える粒子と０のままの粒子を選択したのか？

考えても無駄です。ヒッグス場と相互作用する場が決まっている、そう考える以外今はありません。素粒子はその場により、電磁相互作用、強い力、弱い力が、働いたり働かなかったり、働いても強さが違うなどに、いまのところ根本理由はわかっていません。自然がそうなっていることが、判明したということです。

No.1 回答者： finalbento 回答日時： 2024/04/11 20:15

私見ですが、別に「選択」する必要なんかないでしょう。

「ある粒子はヒッグス粒子によって質量を得て別の粒子は得なかった」と言う単純な話だと考えています。

恐らく質問者様は例えば(量子力学的には間違った表現になりますが)「粒子Aが質量を得て粒子Bは質量を得なかった事には理由がある」と言ったお考えなのだと思いますが、科学的にはそんな理由を考える必要は特にありません。卑近な言い方ですがキャッチセールスになぞらえて言えば「粒子Aはたまたまヒッグス粒子に目をつけられただけ」と考えても科学的には何の問題もありません。