[논문 리뷰] A holographic charged preon model

T. R. Mongan|arXiv (Cornell University)|2008. 01. 23.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 9인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 표준모형(SM) 입자가 (0,1) 비트 정보를 담은 일차원 스트랜드에서 유래하는 허브리지 전하를 가진 프리온 모델을 제안한다. 이 모델은 비국소적이고 유한한 에너지를 가진 프리온과 베티-살파터 방정식에 의한 삼프리온 결합 상태를 사용하여 SM 페르미온과 보존을 재현하며, 자연스럽게 바리온 비대칭과 정적 작용을 유도한다. 또한 세 세대 제한과 축상 입자 없는 메커니즘으로 인해 LHC 데이터로 검증 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 우주의 유한한 정보량과 허브리지 원리와 일치하는 허브리지 프리온 모델을 개발한다.
• 우주의 천체구면 표면에 있는 정보 비트가 SM 입자에서 분수 전하(0, 1/3, 2/3, 1)를 어떻게 기인하는지 설명한다.
• 비국소적이고 유한한 차원의 이론 기반으로 프리온 스트랜드의 유한한 에너지 밀도를 바탕으로 바리온 비대칭과 정적 작용을 유도한다.
• 무한대를 피하고 데 시터 우주와 천체상수와 일치하는 프리온 모델을 구축한다.

제안 방법

• 데 시터 표면의 각 (0,1) 비트를 분수 전하 e/3n을 지닌 프리온 스트랜드 끝으로 식별한다. 여기서 n은 정수이다.
• 프리온은 유한한 에너지 밀도를 지닌 일차원 스트랜드로 모델링되며, SM 입자는 비국소적 동역학에 의해 삼스트랜드 결합 상태로 발생한다.
• 동역학은 순간 상호작용을 가진 삼프리온 베티-살파터 방정식으로 제어되며, SM 페르미온과 보존은 프리온 구성의 랩핑 구조로 근사화된다.
• 작용 원리는 허브리지 스크린(HSS)에 적용되며, HSS 상의 작용이 정적임을 보여주며, 변분법을 통해 장 방정식을 유도한다.
• HSS 상의 비트 간 에너지 전달이 일어나며, 에너지 차이는 2Ed = ħc/Ru이다. 이는 정적 작용을 강제하고 비트 전이를 물리적 동역학과 연결한다.
• 모델은 플랑크 척도를 이용해 HSS를 면적 4δ²ln2의 픽셀로 이산화하며, 각 비트의 라그랑지안 밀도는 ℒi = ℒ′ ± Ed로 주어진다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 허브리지 원리를 사용하여 분수 전하를 지닌 SM 입자를 위한 유한하고 비국소적인 프리온 모델을 유도할 수 있는가?
• RQ2 축상 입자를 도입하지 않고도 전하가 중성인 허브리지 프리온 이론에서 바리온 비대칭이 자연스럽게 유도될 수 있는가?
• RQ3 정적 작용 원리는 천체구면 표면에서의 이산 비트 전이에서 어떻게 기인하는가?
• RQ4 프리온 스트랜드의 위상수학적 성질과 랩핑은 어떻게 SM 페르미온과 보존 상태를 재현하는가?
• RQ5 모델은 LHC 데이터로 검증 가능할 수 있는가? 특히 SM 페르미온 세대 수와 축상 입자 부재 여부에 대해 검증 가능한가?

주요 결과

• 모델은 (0,1) 비트의 비균형 에너지 상태를 통해 바리온 비대칭을 자연스럽게 생성하며, 관측된 물질 우세성과 일치한다.
• SM 페르미온 세대 수는 세로 제한되며, 요구되는 양자수를 가진 삼프리온 결합 상태가 3개를 초과할 수 없기 때문이다.
• 정적 작용은 허브리지 스크린 상의 비트 간 에너지 전달에서 기인하며, 시간 간격은 플랑크 척도 간격과 연결된다.
• 모델은 축상 입자를 예측하지 않으며, 이는 다른 바리온 비대칭 메커니즘과의 검증 가능한 차이를 제공한다.
• 관측 가능한 우주 내 정보 비트 총수는 N = 5×10¹²²이며, 이는 플랑크 단위로 측정한 데 시터 표면 면적으로 유도된다.
• SM 입자는 스핀이 위상수학적 랩핑에 의해 기인하는 삼스트랜드 결합 상태로 모델링되며, 비르손-톨프슨의 프리온 모델과 일치한다.