Проблема калибровочной иерархии является одной из проблем современной физики элементарных частиц , заключающейся в том, что характерные энергетические масштабы различных фундаментальных взаимодействий , а также некоторые предполагаемые масштабы явлений, выходящих за рамки Стандартной модели , различаются на много порядков. Актуальными, в частности, являются вопросы природы такой иерархии, причин её устойчивости и наличия большой «пустыни» между разными группами масштабов.

Описание проблемы

У каждого из известных фундаментальных взаимодействий существует определённый характерный энергетический масштаб. Например, для сильного взаимодействия этот масштаб равен ${\displaystyle \Lambda _{QCD}}$ ~200 МэВ . В частности, именно этот масштаб определяет массы самых лёгких адронов . Электромагнитное и слабое взаимодействия , объединённые в единое электрослабое взаимодействие , имеют характерный энергетический масштаб, равный так называемому вакуумному среднему хиггсовского бозона ${\displaystyle v}$ ≈246 ГэВ. На фоне этих масштабов контрастирует характерный энергетический масштаб гравитационного взаимодействия, определяемый величиной планковской энергии ${\displaystyle M_{Pl}}$ ~10 ¹⁹ ГэВ.

В имеющихся теоретических моделях возможных расширений Стандартной модели имеются и другие взаимодействия и связанные с ними масштабы. Так, сильное и электрослабое взаимодействия должны объединяться в (так называемое Великое объединение ) при энергиях порядка ${\displaystyle M_{GUT}}$ ~10 ¹⁶ ГэВ. Помимо этого, в некоторых теориях, объясняющих наличие конечной массы нейтрино , фигурирует масштаб ${\displaystyle M_{\nu }}$ ~10 ¹⁴ ГэВ. Такую же величину имеет масштаб ${\displaystyle M_{PQ}}$ , связанный с CP-инвариантностью в сильных взаимодействиях.

Проблема калибровочной иерархии заключается в объяснении наблюдаемого сильного несоответствия между этими масштабами:

${\displaystyle \Lambda _{QCD},~v\ll M_{Pl},~M_{GUT},~M_{\nu },~M_{PQ}}$

В частности, выделяют проблему происхождения иерархии, проблему её устойчивости и проблему наличия большого диапазона энергий («пустыни»), не соответствующих никаким взаимодействиям.

См. также

• Проблема иерархии фермионных масс

Литература

• С. В. Троицкий . // Успехи физических наук . — 2012. — Т. 182 . — С. 77—103 .