[論文レビュー] Preon Trinity - a new model of leptons and quarks

J.-J. Dugne, Sverker Fredriksson+2 more|ArXiv.org|Sep 30, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、3つの安定なスピン1/2のプリオンがレプトン、クォーク、弱いゲージボソンの基本的構成要素を形成するプリオンベースのモデルを提案する。このモデルのSU(3)フレーバー対称性により、9つのクォーク、9つのレプトン、9つの重いベクトルボソンが予測され、電荷−4e/3のクォークがトップクォークである可能性が示唆される。また、プリオンと反プリオンの内部消滅過程を通じて、カビボ角とワインバーグ角が関連づけられる。

ABSTRACT

A new model for the substructure of quarks, leptons and weak gauge bosons is discussed. It is based on three fundamental and absolutely stable spin-1/2 preons. Its preon flavour SU(3) symmetry leads to a prediction of nine quarks, nine leptons and nine heavy vector bosons. One of the quarks has charge $-4e/3$, and is speculated to be the top quark (whose charge has not been measured). The flavour symmetry leads to three conserved lepton numbers in all known weak processes, except for some neutrinos, which might either oscillate or decay. There is also a (Cabibbo) mixing of the $d$ and $s$ quarks due to an internal preon-antipreon annihilation channel. An identical channel exists inside the composite $Z^0$, leading to a relation between the Cabibbo and Weinberg mixing angles.

研究の動機と目的

• レプトン、クォーク、弱いゲージボソンの統一的構造モデルを、基本的なプリオンに基づいて提案すること。
• プリオンのフレーバー対称性を通じて、観測された粒子スペクトルと量子数を説明すること。
• 内部プリオン-反プリオン消滅過程を介して、カビボ混合とワインバーグ角を説明すること。
• 重く、電荷が−4e/3のクォークの存在を予測し、その性質を説明すること。
• ニュートリノの振動や崩壊が可能性である場合を除き、弱い過程において3つの保存レプトン数を維持すること。

提案手法

• すべてのフェルミオンおよびゲージボソンの構成要素として、3つの基本的で絶対的に安定なスピン1/2のプリオンを仮定する。
• 複合状態を9つのクォーク、9つのレプトン、9つの重いベクトルボソンに分類するため、プリオンフレーバーSU(3)対称性を導入する。
• dクォークとsクォークの間の混合を生成するため、内部プリオン-反プリオン消滅経路を導入する。
• Z⁰ボソン内部でも同様の消滅メカニズムを適用し、その混合がカビボ角に関連することを示す。
• SU(3)多重項の群論的分解を用いて、量子数と粒子内容を予測する。
• 3つの保存レプトン数の制約の下で弱い過程を分析し、ニュートリノの振動や崩壊を例外として許容する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3つの基本的プリオンを用いた統一的プリオンモデルは、既知のレプトン、クォーク、弱いボソンのスペクトルと量子数を説明できるか？
• RQ2 クォーク内部のプリオンダイナミクスからカビボ混合角はどのように生じるか？
• RQ3 プリオン-反プリオン消滅を通じて、Z⁰ボソン内でのカビボ角とワインバーグ角の理論的関連は存在するか？
• RQ4 SU(3)プリオンフレーバー対称性は、弱い相互作用におけるレプトン数保存にどのような意味を持つのか？
• RQ5 本モデルは、電荷−4e/3の新しいクォークを予測するか？また、それがトップクォークに対応する可能性はあるか？

主な発見

• SU(3)プリオンフレーバー対称性のおかげで、モデルは9つのクォーク、9つのレプトン、9つの重いベクトルボソンを予測する。
• 予測されたクォークの1つは電荷−4e/3を有しており、その電荷はまだ実験的に確認されていないが、トップクォークである可能性が示唆される。
• dクォークとsクォークの間のカビボ混合は、内部プリオン-反プリオン消滅経路から生じる。
• Z⁰ボソン内部でも同様の消滅経路が存在するため、カビボ角とワインバーグ角の理論的関係が得られる。
• すべての既知の弱い過程において3つのレプトン数が保存されるが、ニュートリノの振動や崩壊が可能性である場合を除く。
• 本モデルは、混合角を現象論的に仮定するのではなく、プリオンレベルの相互作用によって動的な起源を提供する。