Problema de hierarquia

O problema de hierarquia é um enigma, em física teórica, causado pela não-existência de uma explicação sobre os motivos da existência da grande discrepância entre os aspectos da força nuclear fraca e gravidade.

Existem várias maneiras diferentes de descrever essa hierarquia, cada uma destaca uma característica diferente do problema. Aqui está um exemplo:

• A massa do mais pequeno possível buraco negro, define o que é conhecido como o massa de Planck. Uma maneira mais precisa seria a definição é como uma combinação de constante gravitacional de Newton ($G$), quantum constante h (leia "h-barra") de Planck e a velocidade da luz $c$. A massa de Planck é a raiz quadrada de h-barra vezes $c$ dividido por $G$.

$m_{\text{P}}={\sqrt {\frac {\hbar c}{G}}}$≈ 7019122090000000000♠1.2209×10¹⁹ GeV/c² = 6992217651000000000♠2.17651(13)×10⁻⁸ kg=6992217651000000000♠21.7651 µg=7019131070000000000♠1.3107×10¹⁹ amu.

As massas das partículas W e Z, as portadoras da força nuclear fraca, são cerca de 10 000 000 000 000 000 vezes menores que a massa de Planck. Assim, há uma enorme hierarquia nas escalas da massa de forças nucleares fracas e gravidade.

Mas ao tentar descobrir uma possível explicação para o problema acima, os físicos na década de 1970 perceberam que havia realmente um problema sério, até mesmo um paradoxo, por trás desse número. A questão, agora chamada do problema da hierarquia, tem a ver com o tamanho do campo de Higgs diferente de zero, o que por sua vez determina a massa das partículas W e Z.