[论文解读] 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 3

一句话总结

该论文提出一个基于前子的模型，其中三个稳定的自旋-1/2前子构成轻子、夸克和弱规范玻色子的基本组成。该模型的SU(3)味对称性预言了九种夸克、九种轻子和九种重矢量玻色子，包括一种电荷为−4e/3的夸克，推测其为顶夸克，并通过内部前子-反前子湮灭通道将Cabibbo角与Weinberg角联系起来。

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.

研究动机与目标

• 基于基本前子提出轻子、夸克和弱规范玻色子的统一亚结构模型。
• 通过前子味对称性解释已知粒子谱和量子数。
• 通过内部前子-反前子湮灭过程解释Cabibbo混合与Weinberg角。
• 预言一种电荷为−4e/3的重夸克的存在，可能对应顶夸克，并解释其性质。
• 在弱过程中保持三个守恒的轻子数，仅允许中微子振荡或衰变为例外。

提出的方法

• 假定三种基本的、绝对稳定的自旋-1/2前子为所有费米子和规范玻色子的构建单元。
• 施加前子味SU(3)对称性，将复合态分类为九种夸克、九种轻子和九种重矢量玻色子。
• 引入一种内部前子-反前子湮灭通道，以生成d夸克与s夸克之间的混合。
• 在Z⁰玻色子内部应用相同的湮灭机制，以关联其混合与Cabibbo角。
• 利用SU(3)多重态的群论分解预测量子数和粒子内容。
• 在三个守恒轻子数的约束下分析弱过程，允许中微子振荡或衰变为例外。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个包含三个基本前子的统一前子模型能否解释已知轻子、夸克和弱玻色子的谱和量子数？
• RQ2 Cabibbo混合角如何从夸克内部前子动力学中产生？
• RQ3 是否存在通过前子-反前子湮灭过程将Cabibbo角与Z⁰玻色子中的Weinberg角联系起来的理论关联？
• RQ4 SU(3)前子味对称性对弱相互作用中轻子数守恒有何影响？
• RQ5 该模型是否预言了一种电荷为−4e/3的新夸克，且其是否可能对应顶夸克？

主要发现

• 由于SU(3)前子味对称性，该模型预言了九种夸克、九种轻子和九种重矢量玻色子。
• 预言的夸克中有一种电荷为−4e/3，推测其为顶夸克，因其电荷尚未被实验确认。
• d夸克与s夸克之间的Cabibbo混合源于内部前子-反前子湮灭通道。
• 相同的湮灭通道存在于Z⁰玻色子内部，从而导出Cabibbo角与Weinberg角之间的理论关系。
• 在所有已知弱过程中均守恒三个轻子数，仅中微子可能振荡或衰变作为例外。
• 该模型通过前子层次的相互作用为混合角提供了动力学起源，而非现象学地假设其值。