[論文レビュー] A holographic charged preon model

T. R. Mongan|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 9被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、標準模型（SM）粒子が、分数電荷を有する (0,1) ビットの情報を符号化する一次元ストランドから生じる、ホログラフィックで電荷を帯びたプリオンモデルを提案する。このモデルは、非局所的で有限エネルギーのプリオンと、ベーテ＝サルペーター方程式による三プリオン束縛状態を用い、SMのフェルミオンおよびボソンを再現する。自然にバリオン非対称性と静的作用を生成し、三世代制限とアキソンを含まないメカニズムのため、LHCのデータによって検証可能である。

ABSTRACT

The Standard Model (SM) is a successful approach to particle physics calculations. However, there are indications that the SM is only a good approximation to an underlying non-local reality involving fundamental entities (preons) that are not point particles. Furthermore, our universe seems to be dominated by a vacuum energy/cosmological constant. The holographic principle then indicates only a finite number of bits of information will ever be available to describe the observable universe, and that requires a holographic preon model linking the (0,1) holographic bits to SM particles. All SM particles have charges 0, 1/3, 2/3 or 1 in units of the electron charge, so the bits in a holographic preon model must be identified with fractional electric charge. Such holographic charged preon models require baryon asymmetry and also suggest a mechanism for stationary action. This paper outlines a holographic charged preon model where preons are strands with finite energy density specified by bits of information identifying the charge on each end. In the model, SM particles consist of three strands with spin states corresponding to wrapped states of the strands. SM particles in this wrapped preon model can be approximated by preon bound states in non-local dynamics based on three-preon Bethe-Salpeter equations with instantaneous three-preon interactions. The model can be falsified by data from the Large Hadron Collider because it generates baryon asymmetry without axions, and does not allow more than three generations of SM fermions.

研究の動機と目的

• 宇宙のホログラフィー原理と有限な情報量を統合するホログラフィックプリオンモデルを構築すること。
• 宇宙論的ホライズン上のビットとしての (0,1) を用いて、SM粒子における分数電荷（0, 1/3, 2/3, 1）の起源を説明すること。
• 有限エネルギー密度を有するプリオンストランドに基づく非局所的で有限次元の理論から、バリオン非対称性と静的作用を導出すること。
• 無限大を回避し、de Sitter 宇宙および宇宙定数と整合するプリオンモデルを構築すること。

提案手法

• de Sitter ホライズン上の各 (0,1) ビットを、分数電荷 e/3n を持つプリオンストランドの端として特定する。ここで n は整数である。
• プリオンは有限エネルギー密度を有する一次元ストランドとしてモデル化され、SM粒子は非局所的ダイナミクスによる三ストランド束縛状態として生じる。
• ダイナミクスは、即時相互作用を伴う三プリオンのベーテ＝サルペーター方程式に従い、SMフェルミオンおよびボソンはプリオン構成の包み込みとして近似される。
• 作用の原理がホログラフィックスクリーン（HSS）に適用され、HSS上の作用が静的となる。これは変分法を用いて場の運動方程式が導かれる。
• HSS上のビット間のエネルギー移動（エネルギー差 2Ed = ħc/Ru）が、静的作用を強制し、ビット遷移を物理的ダイナミクスと結びつける。
• プランクスケールを用いてHSSを面積 4δ²ln2 のピクセルに離散化し、各ビットのラグランジアン密度は ℒi = ℒ′ ± Ed で与えられる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホログラフィー原理を用いて、分数電荷を有するSM粒子の有限で非局所的なプリオンモデルをどのように導出できるか？
• RQ2 アキソンを用いず、電荷中性のホログラフィックプリオン理論からバリオン非対称性が自然に生じるか？
• RQ3 静的作用の原理は、宇宙論的ホライズン上の離散的ビット遷移からどのように生じるか？
• RQ4 プリオンストランドのトポロジーと包み込みは、SMフェルミオンおよびボソン状態を再現する上で果たす役割は何か？
• RQ5 LHCのデータによって、このモデルは検証可能か。特に、SMフェルミオンの世代数とアキソンの不在に関しては？

主な発見

• モデルは、(0,1) ビットの不均衡なエネルギー状態から、観測された物質優位性と整合する自然なバリオン非対称性を生成する。
• SMフェルミオンの世代数は三に制限され、必要な量子数を持つ三プリオン束縛状態がこれより多くは存在しない。
• 静的作用は、ホログラフィックスクリーン上のビット間のエネルギー移動から生じ、時間ステップはプランクスケールの間隔に結びつく。
• モデルはアキソンを予測せず、他のバリオン生成メカニズムとは検証可能な差異を示す。
• 観測可能な宇宙の情報量の総ビット数は N = 5×10¹²² であり、プランク単位でのde Sitterホライズン面積から導出される。
• SM粒子はスピンがトポロジカルな包み込みによって生じる三ストランド束縛状態としてモデル化され、ビルソン＝トーマスのプリオンモデルと整合する。