[논문 리뷰] Preon Trinity - a new model of leptons and quarks

J.-J. Dugne, Sverker Fredriksson외 2명|ArXiv.org|1999. 09. 30.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 스핀-1/2의 안정한 프리온 세 개가 렙톤, 쿼크, 그리고 움직임 양자를 구성하는 기본 입자로 작용하는 프리온 기반 모델을 제안한다. 이 모델의 SU(3) 풍미 대칭은 아홉 쿼크, 아홉 렙톤, 아홉 무거운 보존을 예측하며, 전하가 −4e/3인 쿼크가 토프 쿼크일 것으로 추측되며, 내부 프리온-반입자 상호작용 채널을 통해 카비보 각도와 웨인버그 각도를 연결한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 모든 렙톤, 쿼크, 그리고 약한 게이지 보존을 구성하는 기본 프리온으로서의 세 가지 기초 프리온을 기반으로 렙톤, 쿼크, 약한 게이지 보존을 통합하는 하위구조 모델을 제안하기 위해.
• 프리온 풍미 대칭을 통해 관측된 입자 스펙트럼과 양자수를 설명하기 위해.
• 내부 프리온-반프리온 상호작용 과정을 통해 카비보 혼합과 웨인버그 각도를 설명하기 위해.
• 무거운 전하 −4e/3 쿼크의 존재를 예측하고, 그 성질을 설명하기 위해.
• 중성미자 진동 또는 붕괴가 가능할 경우를 제외하고, 약한 상호작용에서 세 개의 보존된 렙톤 수를 유지하기 위해.

제안 방법

• 모든 페르미온과 게이지 보존을 구성하는 기본이며 절대적으로 안정한 스핀-1/2 프리온 세 개를 가정한다.
• 복합 상태를 아홉 쿼크, 아홉 렙톤, 아홉 무거운 보존으로 분류하기 위해 프리온 풍미 SU(3) 대칭을 도입한다.
• d 쿼크와 s 쿼크 간의 혼합을 생성하기 위해 내부 프리온-반프리온 상호작용 채널을 도입한다.
• Z⁰ 보존 내부에서도 동일한 상호작용 메커니즘을 적용하여, 그 혼합이 카비보 각도와 관련이 있음을 밝힌다.
• SU(3) 다중체의 군 이론적 분해를 사용하여 양자수와 입자 구성 요소를 예측한다.
• 세 개의 보존된 렙톤 수를 고려한 약한 상호작용을 분석하며, 중성미자가 진동하거나 붕괴할 수 있는 경우를 예외로 허용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 세 가지 기본 프리온을 가진 통합 프리온 모델이 알려진 렙톤, 쿼크, 약한 보존의 스펙트럼과 양자수를 설명할 수 있는가?
• RQ2 쿼크 내부의 프리온 역학에 의해 카비오 혼합 각도는 어떻게 유도되는가?
• RQ3 프리온-반프리온 상호작용를 통해 Z⁰ 보존 내에서 카비오 각도와 웨인버그 각도 사이에 이론적 연관성이 존재하는가?
• RQ4 SU(3) 프리온 풍미 대칭은 약한 상호작용에서 렙톤 수 보존에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 모델은 전하 −4e/3인 새로운 쿼크를 예측하는가? 그리고 이는 토프 쿼크일 수 있는가?

주요 결과

• SU(3) 프리온 풍미 대칭으로 인해 모델은 아홉 쿼크, 아홉 렙톤, 아홉 무거운 보존을 예측한다.
• 예측된 쿼크 중 하나는 전하가 −4e/3이며, 이는 실험적으로 확인되지 않았기 때문에 토프 쿼크일 것으로 추측된다.
• d 쿼크와 s 쿼크 간의 카비오 혼합은 내부 프리온-반프리온 상호작용 채널에서 기인한다.
• Z⁰ 보존 내부에서도 동일한 상호작용 채널이 존재하여, 카비오 각도와 웨인버그 혼합 각도 사이의 이론적 관계를 이끌어낸다.
• 모든 알려진 약한 상호작용에서 세 개의 렙톤 수가 보존되며, 중성미자가 진동하거나 붕괴할 수 있는 경우를 제외한다.
• 모델은 혼합 각도를 현상론적으로 가정하는 대신, 프리온 수준의 상호작용을 통해 혼합 각도의 역학적 기원을 제공한다.