Beaucoup de bruit pour rien (ou presque)

[invite8ef897e4]

Bonjour,

apres avoir pense un peu a cette discussion, je voudrais avoir votre avis sur les choses qui me trottent dans la tete.

Quand j'etais petit, je me disais que la partie electrofaible du MS etait passablement ennuyeuse. Une fois que l'on aura mesure tous ses parametres, la masse du Higgs, les angles de melanges etc... l'histoire sera terminee. On aura un bon modele bien robuste, avec peut-etre un domaine de validite limite, mais cet aspect est hypothetique.

En revanche me disais-je, la partie forte me semblait tout a fait passionnante parce que l'on dispose de la theorie correcte (QCD) mais qu'on ne sait pas y faire le calculs. Cela semblait m'indiquer qu'il s'y passe quelque chose d'inconnu, ou que nous n'arrivons pas a modeliser.

Depuis, je suis bien revenu sur ce point de vue naif. Je me rend compte de la richesse et de l'importance des engimes recellees dans la brisure de symetrie electrofaible, de leur profondeur en ce qu'elles peuvent impliquer aussi la partie forte, au moins toute la structure du modele lui-meme, une chose que j'ai commence a entrevoir ne serait-ce qu'avec les annulation d'anomalies.

Mais dernierement je commence a prendre un point de vue encore plus radical : une fois que la symetrie electrofaible sera restauree, on devrait avoir un confinement des fermions ! C'est vrai ca il me semble. Mais quand j'essaie de calculer l'echelle correspondant a ce confinement (disons, la taille des hypersingulets ?), je trouve des chiffres enormes.

Pourrait-on comprendre quelque chose sur le confinement des quarks en QCD par une meilleur comprehension de la restauration de la symetrie electrofaible ?

Merci pour vos commentaires
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[physeb]

woudioudiou que c'est poussé comme commentaire. La tu as réduit le public de manière considérable. Moi j'en suis toujours à avoir le premier point de vue (celui que tu appels naif ). Maintenant si quelqu'un pouvait te répondre de manière développée je suis preneur. Du moins je tenterais d'en prendre quelque chose.

oui je viens d'écrire un message pour rien (ou presque)

[Gwyddon]

Pour ma part, j'en suis au-delà du point de vue naïf, on pourrait l'appeler "naïf v2"

En effet travailler sur la brisure électrofaible t'amène à travailler sur la stabilisation de la masse du Higgs, du coup sur la supersymétrie, du coup tu tombes sur tout un tas de trucs rigolos comme la brisure de SUSY qui te donne la supergravité, des candidats possibles pour la matière noire, etc...

Sinon à un niveau plus basique, le bag-model des quarks a encore plein de choses à nous donner non ?

Enfin pour terminer (mon commentaire de m** ) je suis assez d'accord avec humanino en ce ce sens que mieux comprendre l'EW, c'est mieux comprendre les quarks puisque ils sont aussi sensibles à l'EW --> on comprend mieux les effets de l'EW sur les-dits quarks et donc on comprend peut-être mieux leur confinement. Et têt que le confinement des fermions vient d'un truc encore plus fort que l'on ne soupçonne même pas, genre une nouvelle interaction que l'on aura recherché en cherchant la SUSY

[invite64c4b5da]

Le contraire est aussi possible...
La comprehension de la brisure de symetrie chirale pourrait aussi expliquer la brisure de symetrie electrofaible. Les modeles technicouleur ne sont pas tous exclus par les mesures actuelles et je trouve ces modeles forts elegants (ce qui n'ent fait pas une qualite physique !) contrairement au mecanisme de brisure spontannee par le Higgs.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Karibou Blanc]

une fois que la symetrie electrofaible sera restauree, on devrait avoir un confinement des fermions ! C'est vrai ca il me semble. Mais quand j'essaie de calculer l'echelle correspondant a ce confinement (disons, la taille des hypersingulets ?), je trouve des chiffres enormes.

Pourquoi aurait-un confinement, une fois SU(2)xU(1) restauré ? Je n'arrive pas à voir ce qui te fait dire cela ? la fonction beta de SU(2)xU(1) est possitive, donc l'interaction s'intensifie à mesure qu'on monte en énergie, ou lorsqu'on s'approche en distance, certes. Mais il me semble que le confinement de QCD provient du fait que beta SU(3) est négatif et par conséquent le potentien d'interaction croit avec la distance. Bref c'est le signe de beta qui confère cette propriété (du moins c'est qui est admis il me semble).
Pourrais tu m'en dire plus sur le raisonnement que tu as suivi ?

Pourrait-on comprendre quelque chose sur le confinement des quarks en QCD par une meilleur comprehension de la restauration de la symetrie electrofaible ?

Si on comprend un jour comment se brise SU(2)xU(1) de deux chose l'une: soit le mécanisme (dynamique, en ce sens le Higgs n'est pas un mécanisme c'est une paramétrisation à la main) de brisure est strictement interne à SU(2)xU(1) est on aura juste une "technique" de brisure de symétrie qu'on pourra calquer ailleurs mais sans lien physique direct ; soit le mécanisme de brisure fait appel à une propriété que s'étend au dela de SU(2)xU(1), par exemple via une brisure de SUSY ou d'une GUT, à ce moment là peut-être que la compréhension de ce mécanisme aura des implications sur la partie forte du modèle standard. Why not !

En effet travailler sur la brisure électrofaible t'amène à travailler sur la stabilisation de la masse du Higgs, du coup sur la supersymétrie, du coup tu tombes sur tout un tas de trucs rigolos comme la brisure de SUSY qui te donne la supergravité, des candidats possibles pour la matière noire, etc...

En effet ce secteur est passionnant pour cette raison: si le Higgs existe, il ne devrait pas être stable sous sa forme standard, c'est une propriété générique d'un champ scalaire en TQC. Par contre pour le stabiliser à une masse de l'ordre de celle du W ou du Z, il n'y a pas que SUSY, il y a aussi les dimensions supplémentaires (le Higgs est une composante d'un champ de jauge à 5D et sa masse est protégée par l'invariance de jauge, légèrement brisée par la compactification), les modèles "little Higgs" (ou le Higgs est un boson de Goldstone), les modèles dits de technicouleurs (ou le Higgs est un état composite formé de fermions condensés)...bref tout cela à des implications en cosmologie aussi ce qui rend les choses très riches et intéressantes au possible.

Enfin pour terminer (mon commentaire de m** ) je suis assez d'accord avec humanino en ce ce sens que mieux comprendre l'EW, c'est mieux comprendre les quarks puisque ils sont aussi sensibles à l'EW --> on comprend mieux les effets de l'EW sur les-dits quarks et donc on comprend peut-être mieux leur confinement.

Les corrections EW aux processus QCD sont importantes à haute énergie uniquement il me semble, car d'une part la constante de couplage est plus importante et surtout il est plus facile de produire des W et des Z qui sont lourds. Donc à basses énergie (100 MeV échelle de brisure de symétrie chirale) les corrections EW ne devraient pas être dominantes, en tout cas pas au point de faire le poids face à la dynamique forte.

KB

[invite8ef897e4]

Bonjour,

merci pour vos reponses

Pourquoi aurait-un confinement, une fois SU(2)xU(1) restauré ? Je n'arrive pas à voir ce qui te fait dire cela ? la fonction beta de SU(2)xU(1) est possitive, donc l'interaction s'intensifie à mesure qu'on monte en énergie, ou lorsqu'on s'approche en distance, certes. Mais il me semble que le confinement de QCD provient du fait que beta SU(3) est négatif et par conséquent le potentien d'interaction croit avec la distance. Bref c'est le signe de beta qui confère cette propriété (du moins c'est qui est admis il me semble).
Pourrais tu m'en dire plus sur le raisonnement que tu as suivi ?

Parce que generiquement toutes les theories de Yang-Mills non-abeliennes sont asymptotiquement libres. Je n'avais cependant pas conscience au moment ou j'ai ecrit mon premier message que cet argument s'effondre dans le monde reel puisque la brisure de symetrie electrofaible decouple les boucles non-abeliennes a basse impulsion. Mais si la symetrie electrofaible etait valable a basse impulsion, les boucles W et Z continuent de contribuer negativement a la fonction beta. J'ai pris conscience de cet argument en cherchant un peu hier sur sci.phy.research, je suis tombe sur cette discussion

Mes reflections sont aussi dues a la lecture de :
"Symmetry breaking through Bell-Jackiw Anomalies"
G. 't Hooft
Phys Rev Let 37, 8 (1976) issue 1
ou il est propose que les instantons electrofaibles puissent induire une decroissance du proton (creant au sein du modele standard une interaction a 2N_f fermions). J'ai realise ensuite que le taux est tellement faible, que peut-etre un seul proton a pu decroitre sous cet effet depuis le big bang Voir une estimation dans
"Baryon- and lepton-number violation by electroweak instantons"
Robert J. Noble
Phys Rev D25 (1982) issue 3

Est-ce que vous pourriez me pointer sur une reference a la fois assez pedagogique et assez exhaustive, meme au dela de 300 pages , sur la restoration de symetrie electrofaible ?

Merci encore pour votre aide.

[invite8ef897e4]

En fait, il semble que si la supersymetrie n'est pas observee, ce soit une catastrophe pour le MS. Il y a des scenarios sans SUSY qui soient credibles ?

[Karibou Blanc]

Parce que generiquement toutes les theories de Yang-Mills non-abeliennes sont asymptotiquement libres.

Ben justement je crois que c'est la que ton argument pêche. Le signe de la fonction beta dépend du nombre de représentations existantes et leurs dimension pour le groupe de jauge considèré. Par exemple dans le modèle standard SU(2) n'est pas asymptotiquement libre, seul SU(3) l'est. Par contre dans le MSSM, SU(2) devient asymptotiquement libre. Et ceux meme si la symétrie n'est pas brisée.

Mais si la symetrie electrofaible etait valable a basse impulsion, les boucles W et Z continuent de contribuer negativement a la fonction beta.

Certes mais ce n'est pas suffisant pour changer le signe de beta.

ou il est propose que les instantons electrofaibles puissent induire une decroissance du proton (creant au sein du modele standard une interaction a 2N_f fermions). J'ai realise ensuite que le taux est tellement faible, que peut-etre un seul proton a pu decroitre sous cet effet depuis le big bang

Oui la probabilité de créer une solution instanton EW à temperature nulle est extremement faible de l'ordre de . Malgré le fait que l'anomalie ABJ soit présente, B et L sont des quantités accidentellement conservées dans la théorie EW quantique.

Par contre, il existe à température des processus similaire aux instantons, appelés sphaléron qui peuvent violer B et L. C'est pour cela qu'on s'intéresse à la baryogenese dans le contexte de la transition de phase EW.

Je cherche une bonne ref complete et je la poste.

KB

[Karibou Blanc]

En fait, il semble que si la supersymetrie n'est pas observee, ce soit une catastrophe pour le MS.

Pas du tout et heureusement

Il y a des scenarios sans SUSY qui soient credibles ?

Plein, et heureusement !

SUSY ne sert dans le contexte du modele standard qu'à stabiliser la masse du higgs à l'echelle EW, ie 100 GeV. Mais on a plusieurs autres possibilités pour faire ca. Comme je l'ai précisé via les dimensions supplémentaires, les modeles little higgs, technicouleur.

[Gwyddon]

Ceci dit (mais c'est un argument pas très physique), la SUSY a l'interêt d'expliquer l'existence d'un secteur scalaire dans le MS. Bon on pourra arguer que l'on en a plus besoin avec technicouleur ou little Higgs, ceci la question de pourquoi un secteur scalaire existe n'est pas résolue avec seulement les dimensions supplémentaires.

[Karibou Blanc]

ceci la question de pourquoi un secteur scalaire existe n'est pas résolue avec seulement les dimensions supplémentaires.

Si. Prends par exemple un champ de jauge à 5D. En compactifiant, tu te retrouves avec un champ de jauge 4D + un champ scalaire (la 5eme composante du champ de jauge à 5D).

Bon on pourra arguer que l'on en a plus besoin avec technicouleur ou little Higgs

Technicouleur ne requiert pas de scalaire fondamental (ce sont des états composites (techni)quark/anti(techni)quark), néanmoins little suppose l'existence de scalaire fondamentaux, mais étant des bosons de Goldstone.

la SUSY a l'interêt d'expliquer l'existence d'un secteur scalaire dans le MS

La SUSY introduit naturellement des scalaires de la théorie, certes. Mais le Higgs ne peut pas etre un des partenaires scalaires des fermions du MS. Elle nécessite en ce sens un secteur scalaire pour les memes raisons que le MS. Donc ca n'explique pas ce point de vue.

A mon sens, les dimensions supplémentaires sont le seul moyen de faire "apparaitre" un champ scalaire à 4D, sans ajouter un scalaire fondamental à 5D dans la théorie. En plus il existe des mécanismes dynamiques pour générer un potentiel qui brise la symétrie EW, donc c'est quasi-royal !

[Gwyddon]

Si. Prends par exemple un champ de jauge à 5D. En compactifiant, tu te retrouves avec un champ de jauge 4D + un champ scalaire (la 5eme composante du champ de jauge à 5D).

Ah cool, bon bah je retire alors

Technicouleur ne requiert pas de scalaire fondamental (ce sont des états composites (techni)quark/anti(techni)quark),

C'est en ce sens que je le disais.

néanmoins little suppose l'existence de scalaire fondamentaux, mais étant des bosons de Goldstone.

Je t'avoue ne pas mettre au même plan un boson de Goldstone et le Higgs

La SUSY introduit naturellement des scalaires de la théorie, certes. Mais le Higgs ne peut pas etre un des partenaires scalaires des fermions du MS. Elle nécessite en ce sens un secteur scalaire pour les memes raisons que le MS. Donc ca n'explique pas ce point de vue.

Je suis d'accord, mais au moins on explique l'existence de ce secteur scalaire, le Higgs étant partenaire supersymétrique du (des) higgsinos. Alors que l'existence d'un secteur scalaire dans le MS est quand même un mystère (enfin je le ressens comme ça).

A mon sens, les dimensions supplémentaires sont le seul moyen de faire "apparaitre" un champ scalaire à 4D, sans ajouter un scalaire fondamental à 5D dans la théorie. En plus il existe des mécanismes dynamiques pour générer un potentiel qui brise la symétrie EW, donc c'est quasi-royal !

Certes. Bah pourquoi pas SUSY+extradims ? Mmh ?

Je tiens à la supersymétrie, vous l'aurez compris

[Karibou Blanc]

Je t'avoue ne pas mettre au même plan un boson de Goldstone et le Higgs

Pourtant ce sont tout deux des scalaires. La différence est que le Goldstone est par définition de masse nulle s'il provient d'une symétrie (globale) spontanément brisée. On peut utiliser cette propriété en brisant en plus de manière explicite la symétrie en question via une nouvelle interaction (de jauge typiquement), ainsi lorsque cette interaction existe le Goldstone recoit une masse, et si elle disparait la masse redevient nulle. Ainsi en construisant un Higgs avec ce genre de Goldstone on peut controler sa masse avec un couplage de jauge, et le stabiliser à l'échelle EW. C'est le mécanisme utilisé dans les modeles de type little higgs.

Bah pourquoi pas SUSY+extradims ?

Il n'y a pas de motivation physique particulière pour mélanger les deux, chacun apportant une réponse complete au probleme principal de modele standard. Ca a été néanmoins mais pas de franc succes d'un point phénoménologique, du moins rien de nouveau.