[论文解读] Relations between the baryon quantum numbers of the Standard Model and of the rotating neutrino model

C.G. Vayenas, Athanasios S Fokas+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 17被引用 4

一句话总结

本文提出一种旋转中微子模型，将强子描述为三个高度相对论性的、带电极化的中微子，通过相对论性引力作用围绕一个中心带电轻子形成对称环状结构，结合相对论性引力定律与德布罗意波条件。该模型实现了标准模型的量子数（电荷、同位旋、奇异数）与模型自身量子数（轻子数、$n_B$、$ω_B$）之间的完全兼容，对无粲强子质量的拟合决定系数 $R^2 > 0.996$。

ABSTRACT

We discuss the common features between the Standard Model taxonomy of particles, based on electric charge, strangeness and isospin, and the taxonomy emerging from the key structural elements of the rotating neutrino model, which describes baryons as bound states formed by three highly relativistic electrically polarized neutrinos forming a symmetric ring rotating around a central electrically charged or polarized lepton. It is shown that the two taxonomies are fully compatible with each other.

研究动机与目标

• 建立一个理论框架，将标准模型中基于电荷、同位旋与奇异数的强子分类体系，与一种新颖的旋转中微子模型相联系。
• 探究标准模型的量子数是否可由旋转中微子模型的结构与动力学特征推导得出。
• 通过将模型计算的强子质量与实验值对比，检验该模型的预测能力。
• 探讨引力作用与德布罗意波条件在决定强子质量与量子数中的作用。

提出的方法

• 将强子建模为三个高度相对论性的、带电极化的中微子，通过相对论性引力作用围绕中心带电轻子形成对称环状结构。
• 应用相对论牛顿引力定律 $ F = \frac{G m_o^2 \gamma^6}{\sqrt{3} r^2} $，其中 $ \gamma $ 为洛伦兹因子，$ m_o $ 为中微子静止质量。
• 使用德布罗意波长 $ \lambda = \frac{\hbar}{\gamma m_o v} $ 与条件 $ \lambda = r $ 推导轨道约束。
• 通过 $ r = n_B^2 (2\ell_B + 1) \lambda $ 引入驻波条件，引入量子数 $ n_B $ 与 $ \ell_B $。
• 推导强子质量公式 $ m = \left[n_B^2 (2\ell_B + 1)\right]^{1/6} 3^{13/12} m_{Pl}^{2/3} m_o^{1/3} $，其中 $ m_{Pl} $ 为普朗克质量。
• 将中心轻子电荷 $ \mathcal{L} = \mathcal{L}_+ - \mathcal{L}_- $ 与强子电荷 $ Q $ 关联，并通过量子数依赖关系将 $ \ell_B $ 与奇异数关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 标准模型的量子数——电荷、同位旋与奇异数——是否可由旋转中微子模型的结构参数推导得出？
• RQ2 旋转中微子模型中的量子数 $ n_B $ 与 $ \ell_B $ 如何与标准模型中强子的质量与量子数相关联？
• RQ3 该模型的质量预测与实验测得的强子质量在多大程度上吻合？
• RQ4 中心带电轻子在决定强子电荷与同位旋中起什么作用？
• RQ5 模型中的相对论性引力作用如何再现观测到的强子质量谱？

主要发现

• 该旋转中微子模型利用推导出的质量公式 $ m = \left[n_B^2 (2\ell_B + 1)\right]^{1/6} 3^{13/12} m_{Pl}^{2/3} m_o^{1/3} $，对无粲强子质量的拟合决定系数达到 $ R^2 > 0.996 $。
• 强子电荷 $ Q $ 与中心轻子的净电荷 $ \mathcal{L} $ 直接相关，且满足 $ \partial I_3 / \partial \mathcal{L} \geq 0 $，与盖尔曼–西岛公式一致。
• 在多重态中，最大同位旋 $ I_{3,\text{max}} $ 由中心轻子数量决定，与 $ N $-重态的 $ I_{3,\text{max}} = \frac{N-1}{2} $ 一致。
• 奇异数与控制角动量与洛伦兹因子 $ \gamma $ 的量子数 $ n_B $ 与 $ \ell_B $ 相关，从而影响质量。
• 利用 $ m_o = 0.04372 \, \text{eV}/c^2 $，该模型对质子与中子质量的预测精度达到 $ \sim 1\% $，计算得 $ m_B = 938.32 \, \text{MeV}/c^2 $。
• 该模型的相对论性引力作用定律可重现水星近日点进动，与广义相对论一致，支持其物理自洽性。