[論文レビュー] How many quarks and leptons ?

Amjad Hussain Shah Gilani|ArXiv.org|Jan 13, 2005

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 9被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、グルーオン構造の集合論的モデルに基づき、クォークとレプトンが3つの世代に分けられ、それぞれが8つの異なる状態（3つの色荷、3つの反色荷、1つの色シングレット、1つの中性状態）を有する、画期的な枠組みを提案する。色荷／反色荷の割り当てに単位根の複素数を用いることで、クォークおよびレプトンの世代を再定義し、分数電荷を否定し、6クォーク世代モデルを排除するとともに、強い力を「3次電弱力」と再解釈し、8つのグルーオン（1つは質量ゼロ、残り7つは質量あり）を含む。

ABSTRACT

There are eight quarks in each family and there are three families of quarks i.e. c, b, t. Also, we propose similar structure for leptons. The nature of strong force is named as `third order electroweak'.

研究の動機と目的

• 標準的6クォーク世代モデルを排除することで、クォークおよびレプトンの世代構造に生じる矛盾を解消すること。
• 立方根の単位根を用いた色荷／反色荷割り当てに基づく、クォークおよびレプトンの新たな分類を提唱すること。
• 強い力を「3次電弱力」と再解釈し、8つのゲージボソン（グルーオン）を有するが、そのうち1つは質量ゼロ、残り7つは質量ありであることを示すこと。
• 集合論に基づく共通の数学的枠組みの下で、クォーク、レプトン、グルーオンの構造を統一すること。
• クォークおよびレプトンの質量と混合角に新たな理論的根拠を提供し、B中間子崩壊における未解決の乖離を解消すること。

提案手法

• グルーオン構造を集合論でモデル化し、1つの質量ゼログルーオンと7つの質量ありグルーオンを予測。色荷は3つの色、3つの反色、1つの色シングレットを含む。
• クォークおよびレプトンに色荷を割り当てる際、立方根の単位根：1、(−1/2 + i√3/2)、(−1/2 − i√3/2) を用い、それぞれ赤、緑、青の状態を表す。
• 上型クォークは色荷を、下型クォークは反色荷を有するとするが、これは3世代の枠組み内でのみ成立する。
• レプトンに対しても同様の構造を拡張し、電子、ミューオン、タウに類似する色状態を割り当て、質量を持つ中性のニュートリノ状態（ν_z）を含む。
• グルーオン質量予測と同様の形式を用いて、クォークおよびレプトンの質量関係を導出。この形式はWボソン質量に基づく。
• 強い力を「3次電弱力」と再解釈し、8つのゲージボソン（グルーオン）を有するが、これは標準的QCDモデルとは異なる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜクォークおよびレプトンは3つの世代に現れるのか。これは標準模型を越えるより深い対称性に起因するのか。
• RQ2 強い力を「高次の電弱相互作用」と再解釈でき、8つのグルーオン（そのうち1つは質量ゼロ）を有するのか。
• RQ3 色荷の値の起源は何か。それらは数学的に導出可能なのか、それとも仮定されるだけなのか。
• RQ4 B中間子崩壊の観測された乖離（例：B→K*γ と B→K1γ の差異）は、再考されたクォークおよびレプトン構造によって解消可能か。
• RQ5 この新しい枠組みを用いて、Wボソン質量からヒッグス粒子質量を予測できるか。

主な発見

• 本稿では、6つではなく3つのクォーク世代（c, b, t）が存在すると提案され、それぞれの世代に3つの色荷、3つの反色荷、1つの色シングレット、1つの中性状態の合計8状態が存在する。
• 強い力は集合論的構築に基づき、「3次電弱力」と再定義され、8つのグルーオン（1つは質量ゼロ、7つは質量あり）を有する。
• 色荷は複素数の立方根の単位根を用いて割り当てられ、色荷の値が仮定されるのではなく、数学的に導出可能である。
• ヒッグス粒子質量はWボソン質量の関数として予測され、その値について新たな理論的予測を提供する。
• レプトンも同様に3つの世代に分けられ、それぞれ8状態（質量を持つ中性のニュートリノ状態 ν_z を含む）を有する。クォーク構造と類似している。
• このモデルはクォークの分数電荷を否定し、代わりに色荷または反色荷を割り当てる。また、反クォークの役割を、電荷割り当てスキームにおいてクォークとは明確に区別する。