[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种全息带电预子模型，其中标准模型（SM）粒子由编码（0,1）信息位的、具有分数电荷的一维细丝产生。该模型采用非局域、有限能量的预子及通过Bethe-Salpeter方程描述的三预子束缚态，重现了SM费米子与玻色子，自然生成了重子不对称性与平稳作用量，且由于其三世代限制与无轴子机制，可通过LHC数据加以证伪。

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.

研究动机与目标

• 开发一种全息预子模型，将标准模型与全息原理及宇宙的有限信息内容相统一。
• 通过宇宙视界上的(0,1)位解释SM粒子中分数电荷（0, 1/3, 2/3, 1）的起源。
• 从基于有限能量密度的非局域、有限维预子细丝理论出发，推导出重子不对称性与平稳作用量。
• 构建一种避免无穷大的预子模型，与de Sitter宇宙及宇宙学常数一致。

提出的方法

• 该模型将de Sitter视界上的每个(0,1)位与携带分数电荷e/3n的预子细丝端点对应，其中n为整数。
• 预子被建模为具有有限能量密度的一维细丝，SM粒子作为通过非局域动力学形成的三细丝束缚态产生。
• 动力学由具有瞬时相互作用的三预子Bethe-Salpeter方程控制，近似将SM费米子与玻色子表示为预子构型的缠绕态。
• 在全息屏幕（HSS）上应用作用量原理，HSS上的作用量为平稳值，通过变分法推导出场方程。
• 通过HSS上位之间的能量转移（能量差为2Ed = ħc/Ru）实现平稳作用量，并将位的跃迁与物理动力学联系起来。
• 该模型使用普朗克尺度将HSS离散化为面积为4δ²ln2的像素，每个位的拉格朗日密度为ℒi = ℒ′ ± Ed。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用全息原理推导出具有分数电荷的有限、非局域预子模型？
• RQ2 在不引入轴子的情况下，重子不对称性能否自然地从电荷中性、全息的预子理论中产生？
• RQ3 平稳作用量原理如何从宇宙视界上离散位跃迁中产生？
• RQ4 预子细丝的拓扑结构与缠绕在重现SM费米子与玻色子态中起什么作用？
• RQ5 该模型是否可通过LHC数据加以证伪，特别是关于SM费米子世代数与无轴子的预测？

主要发现

• 该模型通过(0,1)位的非等能态自然生成重子不对称性，与观测到的物质主导一致。
• SM费米子世代数被限制为三个，因为该模型不允许存在超过三个具有所需量子数的预子束缚态。
• 平稳作用量源于全息屏幕上位之间的能量转移，时间步长与普朗克尺度间隔相关。
• 该模型预测不存在轴子，从而与其它重子生成机制形成可证伪的区分。
• 可观测宇宙中信息位的总数为N = 5×10¹²²，由de Sitter视界面积以普朗克单位表示得出。
• SM粒子被建模为三细丝束缚态，自旋源于拓扑缠绕，与Bilson-Thompson的预子模型一致。