Preon

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. januar 2022; checks kræver 3 redigeringer .

Preon
Forbindelse	fundamental partikel
Deltager i interaktioner	Tyngdekraften [1]
Status	Hypotetisk
kvantetal

Præoner  er hypotetiske elementarpartikler, der kan danne kvarker [2] og leptoner . På trods af det faktum, at der i øjeblikket ikke er nogen eksperimentelle indikationer af kvarker og leptoners ikke-punktlige natur, er der en række overvejelser (tilstedeværelsen af ​​tre generationer af fermioner , tilstedeværelsen af ​​tre farver af kvarker, symmetrien mellem kvarker og leptoner ) angiver, at de kan være sammensatte partikler.

Navnet "preon" blev første gang brugt af Jogeso Poti ( eng.  Jogesh Pati ) og Abdus Salam ( eng.  Abdus Salam ) i 1974 . Toppen af ​​interesse for preon-modeller var i 80'erne af det XX århundrede , hvorefter denne interesse aftog mærkbart, da mange af disse modeller modsiger de eksperimentelle data opnået på acceleratorer . Derudover havde mange teoretiske fysikere efter den første superstrengrevolution en tendens til at tro, at strengteori var mere logisk og lovende. Derfor var deres hovedindsats koncentreret i denne retning. I de senere år er optimismen omkring strengteori begyndt at falme noget, hvilket har genoplivet interessen for preon-modeller, selvom udviklingen af ​​preon-modeller hidtil hovedsageligt har været begrænset til fænomenologiske konstruktioner uden hensyntagen til dynamikken i preoner. [3] I nogle værker undersøges også de mulige observerbare konsekvenser af eksistensen af ​​præon-niveauet af stofstrukturen. [fire]

Standardmodellen: behovet for forenkling

Da standardmodellen for elementarpartikler dukkede op (i 1970'erne ) , hvis nøgleelementer blev fastlagt af Murray Gell-Mann og George Zweig tilbage i 1964, var hundredvis af partikler med forskellige egenskaber eksperimentelt blevet opdaget. Klassificeringen af ​​disse partikler var baseret på et ret besværligt og kunstigt hierarkisk skema, der minder meget om den forgrenede biologiske klassificering af forskellige grupper af dyr. Ikke overraskende er den store familie af elementarpartikler nogle gange blevet omtalt som "partikelzoo".

Standardmodellen generelt accepteret i elementær partikelfysik gjorde det muligt at forenkle dette billede væsentligt ved at repræsentere hadroner som sammensatte systemer og opdele dem i to hovedklasser: mesoner , bestående af to kvarker, og baryoner , som er forskellige kombinationer af tre kvarker. Ifølge denne model er langt de fleste partikler fundet i acceleratorer ikke andet end forskellige kombinationer af kvarker.

Flere typer af elementarpartikler er postuleret i standardmodellen . For eksempel er der seks typer (smag) af kvarker, som hver kan have en af ​​tre værdier af en speciel slags ladning, betegnet med "farver" (normalt rød, grøn og blå). Introduktionen af ​​farveladninger markerede begyndelsen på et sådant afsnit af standardmodellen som kvantekromodynamik (QCD). Derudover er der seks andre typer fundamentale partikler i standardmodellen kaldet leptoner. Tre af dem ( elektron , myon og tau-partikel ) er bærere af en elektrisk enhedsladning, de andre tre (elektron, muon og tau - neutrino ) er elektrisk neutrale. Standardmodellen indeholder også fotoner , svage interaktionsbosoner (W + , W- , Z) og gluoner , såvel som Higgs-bosonen og den endnu uopdagede graviton . Næsten alle disse partikler kan være i en højre- eller venstrepolariseret tilstand.

Standardmodellen efterlader stadig flere problemer uløste. Især har det ikke været muligt at bygge en tilfredsstillende kvantemodel for tyngdekraften , selvom standardmodellen i princippet antager tilstedeværelsen af ​​en graviton som bærer af tyngdekraftens vekselvirkning. Derudover forbliver oprindelsen af ​​det observerede partikelmassespektrum uklart: selv om selve kendsgerningen om massernes oprindelse er tilfredsstillende forklaret af Higgs-mekanismen , er masseværdierne dog ikke afledt af det, kun nogle eksperimentelle regelmæssigheder i fordelingen af ​​disse masser bemærkes.

Der er også problemer med at forklare universets struktur på global skala. Specielt under symmetriske begyndelsesbetingelser forudsiger standardmodellen tilstedeværelsen af ​​både almindeligt og antistof i næsten lige store proportioner, hvilket er i klar modstrid med observationer. Adskillige mekanismer er blevet foreslået til at løse problemet, men til dato er ingen af ​​disse forslag populære.

Teoretisk baggrund for udvikling af preon-modeller

Arbejdet med preon og andre modeller, der går ud over standardmodellen, var motiveret af ønsket om at reducere antallet af frie parametre i standardmodellen ved at flytte til et dybere strukturelt niveau, det vil sige ved at implementere omtrent det samme skema, som blev brugt i standard model selv for klassificering " zoo "partikler og reducere antallet af grundlæggende partikler. Følgende problemer skal løses:

• Det var nødvendigt at reducere antallet af fundamentale partikler , hvoraf mange i standardmodellen kun adskiller sig i ladning , såsom elektronen og positronen . Inden for rammerne af præonmodellen kan man for eksempel antage, at disse næsten identiske partikler kan samles af de samme præoner, og forskellen i ladningstegn kunne forklares med de tilsvarende strukturelle forskelle.
• Partikler, der tilhører den anden og tredje familie af fundamentale fermioner , anses for at være de samme fundamentale som partiklerne i den første familie. Ikke desto mindre har førstnævnte større masser end sidstnævnte og er ustabile og henfalder til partikler fra den første familie. Historisk erfaring tyder på, at for eksempel i kernefysik skyldes ustabiliteten af ​​kernerne i nogle kemiske grundstoffer deres strukturelle forskelle fra mere stabile isotoper . Ved at drage en analogi med isotoper kan vi antage, at i det mindste ustabile fundamentale fermioner har en indre struktur, der adskiller dem fra stabile fermioner [5] .
• Der er uoverstigelige forskelle mellem teorien om elementarpartikler og teorien om gravitation . Preon-modeller kunne tjene som et overgangselement mellem disse to teorier. Et eksempel er forsøget på at forene preon Bilson-Thompson- modellen ( engelsk  Sundance O. Bilson-Thompson ) med teorien om loop-kvantetyngdekraften .
• En fremtidig teori om fundamentale partikler bør have færre eksperimentelle input end standardmodellen og bør redegøre for oprindelsen af ​​de fleste af standardmodellens input (f.eks. partikelmasser og elektriske ladninger).
• Omfanget af masser af fundamentale partikler inkluderet i standardmodellen er uforklarligt bredt. For eksempel har en elektronneutrino praktisk talt nul masse, og en t-kvark har en masse på omkring 190 protonmasser , hvilket kan sammenlignes med massen af ​​en guldkerne , som består af 79 protoner og 118 neutroner . Standardmodellen repræsenterer t-kvarken som en slags masse masse, der ikke har en indre struktur, og denne masse er ikke forklaret kvantitativt. I preon-modeller kan den numeriske værdi af t-kvarkmassen dog forklares i analogi med guldkernens masse.
• Indtil nu er der ikke noget teoretisk grundlag for at beregne halveringstiden for ustabile fundamentale partikler.
• Det er nødvendigt at forklare det observerede antal familier af fundamentale fermioner.
• Det er ønskeligt at have en alternativ forklaring på den elektrosvage symmetribrudproces uden at involvere Higgs-mekanismen , hvilket igen kræver eksistensen af ​​supersymmetri for at løse nogle af de teoretiske vanskeligheder forbundet med Higgs-feltet .
• Det er ønskeligt at have en model, der forklarer hele fænomenologien af ​​fundamentale partikler uden at gå ud over tre rumlige dimensioner og uden at bruge nye hypotetiske objekter, hvis eksistens ikke er eksperimentelt bekræftet, såsom Higgs felter, strenge eller supersymmetriske partnere til fundamentale partikler .
• Den nye teori bør naturligvis inkludere neutrinoscillationer og deres ikke-nul-masser.
• Det forventes, at forudsigelserne i den nye teori vil være i stand til at hjælpe i søgen efter partikler - kandidater til rollen som mørk masse . Disse forudsigelser kan også være efterspurgte, hvis eksperimenter ved LHC og andre acceleratorer ikke fører til opdagelsen af ​​Higgs-bosonen (opdaget i 2012) og superpartnere af fundamentale partikler. Det antages, at den nye teori kun skal reproducere det observerede spektrum af fundamentale partikler, uden at generere partikler, der ikke er observeret i naturen (dette er problematisk for modeller, der bruger f.eks. supersymmetri).
• Mange tidligere teorier om en enkelt fundamental interaktion er ikke blevet eksperimentelt bekræftet. Således antyder umuligheden af ​​eksperimentel observation af protonnedbrydningsprocessen, at for eksempel strengteori og supersymmetriprincippet, der anvendes af den, højst sandsynligt er fejlagtige. Derfor, for yderligere fremskridt i teorien om elementarpartikler, er alternative ideer nødvendige, hvoraf en kan være ideen om sammensatte fundamentale partikler.

Hvis strengteori kunne løse ovenstående problemer med succes, ville udviklingen af ​​preon-modeller være overflødig. I dette tilfælde kunne de forskellige fundamentale partikler i standardmodellen repræsenteres som oscillerende strenge med forskellige frekvenser og tilstande. Partikeldynamik kunne derefter beskrives ved hjælp af diagrammer, der ligner Feynmans , men ved hjælp af todimensionelle verdensoverflader i stedet for verdenslinjer , og de tre familier af fundamentale fermioner ville blive forklaret ved strenge, der dækker specifikke konfigurationer af modulmanifolden af ​​højere dimensioner. Men på grund af manglen på synlige fremskridt inden for strengteori, begynder et stigende antal fysikere at tvivle på dets frugtbarhed. [6] Som følge heraf øges behovet for at udvikle alternative teorier, herunder sammensatte modeller baseret på præoner.

Historisk digression: prequarks

Navnet preon kommer fra præ-kvarker, hypotetiske enheder, der henviser til det strukturelle niveau af stof umiddelbart forud for kvarker. Subquarks, maoner, alfoner, kinks, rishons, tweedles, geloner, haploner og Y-partikler er blevet brugt som alternative navne for de formodede elementarpartikler (eller generelt for partikler, der svarer til strukturelle niveauer, der ligger til grund for kvarker ) . Preon er det mest brugte navn. Oprindeligt blev dette udtryk brugt til at henvise til partikler, der danner strukturerne i to familier af fundamentale fermioner ( leptoner og kvarker med spin 1/2). Nu bruges preon-modeller også til at reproducere heltalsspin-bosoner.

Et af de første forsøg på at repræsentere fundamentale partikler i form af sammensatte systemer var det ovennævnte arbejde af J. Poti og A. Salam, offentliggjort i 1974 i Physical Review. Andre forsøg omfattede værket fra 1977 af Terazawa , Chikashige og Akama og lignende, men uafhængige artikler fra 1979 af Ne'eman , Harari, Shupe og 1981 af Fritzsch og Mandelbaum (Frizsch, Mandelbaum), 1992 af D'Souza og Kalman ( D'Souza, Kalman) og en artikel af Larson (Larson), udgivet i 1997. Disse værker har ikke modtaget bred anerkendelse fra det videnskabelige samfund.

I alle preon-modeller foreslås det at anvende et mindre antal fundamentale partikler end i standardmodellen. Derudover etablerer hver preon-model et sæt specifikke regler, ifølge hvilke disse partikler interagerer med hinanden. Ud fra disse regler vises det, hvordan de foreslåede fundamentale partikler kunne danne strukturen af ​​Standardmodellen. I mange tilfælde viste det sig, at forudsigelserne af preon-modeller afveg fra standardmodellen, eksperimentelt uobserverbare partikler og fænomener optrådte i dem, hvilket førte til afvisningen af ​​disse modeller. Typisk i denne henseende er rishon-modellen foreslået af Harari.

I mange præonmodeller antages det, at den tilsyneladende ubalance mellem stof og antistof observeret i naturen faktisk er illusorisk, eftersom antistof er en del af komplekse partikelstrukturer og ubalancen forsvinder på præonniveau.

Higgs-bosonen i mange preon-modeller tages enten ikke i betragtning, eller selve muligheden for dens eksistens afvises. I dette tilfælde antages det, at symmetrien af ​​den elektrosvage interaktion er krænket af preoner og ikke af det skalære Higgs-felt. For eksempel i Fredrikson preon-modellen brydes symmetrien af ​​den elektrosvage interaktion, når preoner omarrangeres fra en struktur til en anden. Fredrickson-modellen giver derfor ikke mulighed for, at Higgs-bosonen eksisterer. På den anden side har denne model en vis stabil konfiguration af præoner, som Fredrickson kalder X-quark, og som kan betragtes som en god kandidat til rollen som en partikel, der danner en skjult masse i universet. Fredrickson indrømmer dog i denne artikel, at masseparadokset i hans model er et ret alvorligt problem, især når det kommer til neutrinomasser.

Som allerede nævnt vedrører langt størstedelen af ​​arbejdet med at forklare oprindelsen af ​​standardmodellens struktur sig strengteori. I nogen tid troede man, at strengteorien fuldstændig havde fortrængt preon-retningen, og at det ved hjælp af endimensionelle supersymmetriske strenge var muligt at gengive alle partikler af den minimale supersymmetriske standardmodel (MSSM), inklusive deres egenskaber såsom farve , ladning, paritet, chiralitet og masser. Men indtil videre har dette ikke været muligt på trods af teoretiske fysikeres store kollektive indsats. Arkivsøgninger i Spires og Arxiv viser, at mere end 30.000 artikler er blevet udgivet om strengteori siden 1982, og dette antal stiger med omkring et par hundrede artikler hver måned. På samme tid, for præoner fra 2003 til 2006, kan der kun findes et par dusin værker i Arxiv-systemet. Værker af Bilson-Thompson (SO) og Fredriksson (Fredriksson, S.) [7] , der er dukket op i løbet af de sidste fem år, kan bemærkes .

Teorien om sløjfekvantetyngdekraften og Bilson-Thompson-modellen

I sit papir fra 2005 [8] foreslog Sundance Bilson-Thompson en model (tilsyneladende baseret på M. Khovanovs mere generelle fletningsteori) [9] [10] ), hvor Harari rishons blev transformeret til aflange båndlignende objekter kaldet bånd. Potentielt kan dette forklare årsagerne til selvorganiseringen af ​​delkomponenter af elementarpartikler, hvilket fører til fremkomsten af ​​en farveladning, mens i den tidligere preon (Rishon) model var grundelementerne punktpartikler, og farveladningen blev postuleret . Bilson-Thompson kalder sine forlængede bånd "gelons", og modellen - gelon. Denne model fører til fortolkningen af ​​den elektriske ladning som en topologisk enhed, der opstår, når båndene er snoet.

I den anden artikel, udgivet af Bilson-Thompson i 2006, sammen med F. Markopolou (Fotini Markopolou) og L. Smolin (Lee Smolin), blev det foreslået, at for enhver teori om kvantetyngdekraft, der tilhører klassen af ​​sløjfer, hvori rummet -tiden er kvantificeret, kan exciterede tilstande af rum-tid selv spille rollen som præoner, hvilket fører til fremkomsten af ​​standardmodellen som en emergent egenskab ved teorien om kvantetyngdekraften [11] .

Bilson-Thompson et al foreslog således, at teorien om sløjfekvantetyngdekraft kunne reproducere standardmodellen ved automatisk at forene alle fire grundlæggende interaktioner. Samtidig var det ved hjælp af præoner repræsenteret som brads (væv af fibrøst rumtid) muligt at bygge en succesfuld model af den første familie af fundamentale fermioner (kvarker og leptoner) med mere eller mindre korrekt gengivelse af deres afgifter og pariteter [11] .

Det originale papir af Bilson-Thompson antog, at de grundlæggende fermioner af den anden og tredje familie kunne repræsenteres som mere komplekse vrangforestillinger, og at fermionerne i den første familie var de enkleste af de mulige vrangforestillinger, selvom specifikke repræsentationer af komplekse vrangforestillinger ikke var givet. Det antages, at de elektriske ladninger og farveladninger, såvel som pariteten af ​​partikler, der tilhører familier af højere rang, bør opnås på nøjagtig samme måde som for partikler af den første familie.

Brugen af ​​kvanteberegningsmetoder gjorde det muligt at vise, at sådanne partikler er stabile og ikke henfalder under påvirkning af kvanteudsving [12] .

Båndstrukturer i Bilson-Thompson-modellen er repræsenteret som entiteter, der består af det samme stof som selve rumtiden [12] . Mens Bilson-Thompson-papirerne viser, hvordan fermioner og bosoner kan fremstilles ud fra disse strukturer, diskuterer de ikke, hvordan Higgs-bosonen kunne fremstilles ved hjælp af branding.

L. Freidel (L. Freidel), J. Kowalski-Glikman (J. Kowalski-Glikman) og A. Starodubtsev (A. Starodubtsev) foreslog i deres artikel fra 2006, at elementarpartikler kan repræsenteres ved hjælp af Wilson-linjerne i gravitationsfeltet , hvilket antyder, at partiklernes egenskaber (deres masser, energier og spins) kan svare til egenskaberne af Wilsons sløjfer - de grundlæggende objekter i teorien om sløjfekvantetyngdekraften. Dette arbejde kan betragtes som yderligere teoretisk støtte til Bilson-Thompson præon-modellen [13] .

Ved at bruge formalismen i spin-skummodellen, som er direkte relateret til teorien om loop-kvantetyngdekraften, og kun baseret på de indledende principper for sidstnævnte, kan man også reproducere nogle andre partikler af standardmodellen, såsom fotoner, gluoner [ 14] og gravitoner [15] [16]  - uanset Bilson-Thompson brad-skemaet for fermioner. Men fra 2006 har denne formalisme endnu ikke været i stand til at bygge gelonmodeller. Der er ingen hjerner i gelonmodellen, der kunne bruges til at konstruere Higgs-bosonen, men i princippet afviser denne model ikke muligheden for, at denne boson eksisterer i form af en form for sammensat system. Bilson-Thompson bemærker, at da partikler med større masser generelt har en mere kompleks indre struktur (under hensyntagen også til snoningen af ​​brads), kan denne struktur være relateret til mekanismen for massedannelse. For eksempel i Bilson-Thompson-modellen svarer strukturen af ​​en foton med nul masse til ikke-snoede brads. Sandt nok er det stadig uklart, om fotonmodellen opnået inden for rammerne af spin-skumformalismen [14] svarer til Bilson-Thompson-fotonen, som i hans model består af tre ikke-snoede bånd [11] (det er muligt inden for rammerne af spinskumformalismen kan man konstruere flere varianter af fotonmodellen).

Oprindeligt blev begrebet "preon" brugt til at udpege punktunderpartikler, der er inkluderet i strukturen af ​​fermioner med halvt spin (leptoner og kvarker). Som allerede nævnt fører brugen af ​​punktpartikler til et masseparadoks. I Bilson-Thompson-modellen er bånd ikke "klassiske" punktstrukturer. Bilson-Thompson bruger udtrykket "preon" for at bevare kontinuiteten i terminologien, men betegner med dette udtryk en bredere klasse af objekter, der er komponenter i strukturen af ​​kvarker, leptoner og gauge-bosoner.

Vigtigt for at forstå Bilson-Thompson-tilgangen er, at i hans preon-model er elementære partikler, såsom en elektron, beskrevet i form af bølgefunktioner. Summen af ​​kvantetilstande af spin-skummet med kohærente faser er også beskrevet i form af bølgefunktionen. Derfor er det muligt, at det ved hjælp af spin-skumformalismen er muligt at opnå bølgefunktioner svarende til elementarpartikler (fotoner og elektroner). På nuværende tidspunkt er foreningen af ​​teorien om elementarpartikler med teorien om sløjfekvantetyngdekraft et meget aktivt forskningsområde [17] .

I oktober 2006 modificerede Bilson-Thompson sit papir [18] og bemærkede, at selvom hans model var inspireret af preon-modeller, er den ikke strengt taget preon, så topologiske diagrammer fra hans preon-model kan højst sandsynligt bruges. og i andre fundamentale teorier, f.eks. som for eksempel M-teori. De teoretiske begrænsninger, der er pålagt preon-modeller, er ikke anvendelige for hans model, da egenskaberne af elementarpartikler i den ikke stammer fra underpartiklernes egenskaber, men fra disse underpartiklers bindinger med hinanden (brads). I en modificeret version af sit papir anerkender Bilson-Thompson, at uløste problemer i hans model er partikelmassespektret, spins, Cabibbo- blanding og behovet for at forbinde hans model med mere fundamentale teorier. En af mulighederne er for eksempel at "indlejre" præoner i M-teori eller i teorien om loop kvantetyngdekraft.

En senere version af artiklen [19] beskriver dynamikken i brads ved hjælp af Pachner-bevægelser.

Teoretiske indvendinger mod preon-modeller

Massernes paradoks

I overensstemmelse med Heisenberg-usikkerhedsprincippet skal alle enheder, der er begrænset i et område af rummet med karakteristiske dimensioner mindre end Δx, derfor have karakteristiske impulser større end . I preon-modeller foreslås det at bruge objekter, der er mindre i størrelse end partiklerne dannet af disse objekter. Derfor skal momenterne p i overensstemmelse med usikkerhedsprincippet for disse objekter overstige momenterne for sammensatte partikler.

En af preon-modellerne dukkede op i 1994 som et biprodukt af en intern rapport om driften af ​​kolliderdetektoren på Fermi Laboratory (Collider Detector at Fermilab, CDF), placeret ved Tevatron . Det blev foreslået efter et uforklarligt overskud af jetfly med energier på over 200 GeV blev opdaget i en række målinger i 1992-1993 .

Acceleratorforsøg viser, at kvarker og leptoner er "punktlignende" op til afstande i størrelsesordenen 10 -18 m (ca. 1/1000 af protondiameteren). Uanset massen af ​​præonet, der er indesluttet i et så lille volumen, skal dets momentum i overensstemmelse med usikkerhedsprincippet være mindst 200 GeV, hvilket er 50.000 gange større end u-kvarkens hvilemasse og 400.000 gange større end massen af ​​en elektron.

Paradokset ligger således i, at sammensatte kvarker og elektroner, som har relativt små masser, skal bestå af mindre partikler, som samtidig har mange størrelsesordener større energimasse på grund af deres enorme momenta.

Bilson-Thompson-tilgangen

I Bilson-Thompson præonmodellen omgås masseparadokset ved at benægte, at præoner er punktobjekter indeholdt inden for et volumen på 10 −18 m. I stedet hævdes det, at præoner er forlængede (todimensionelle) bånd, der ikke nødvendigvis er indesluttet i et lille volumen. De ville snarere være bedre repræsenteret som en slags afvigelser fra rum-tidens geometri eller topologiske folder, der eksisterer i tripletter og interagerer, som om de var punktstrukturer, hvis de er sammenflettet i form af forbundne stater af tripletter. Desuden er alle deres andre egenskaber svarende til egenskaberne af elementarpartikler (såsom masser og ladninger) også fremkommet . Derfor er momenta af sådanne hjerner sammenlignelige med momenta af partiklerne, der består af dem.

String theory approach

Strengteori introducerer endimensionelle objekter med en længde i størrelsesordenen Planck-længden, og det antages, at partiklerne i standardmodellen består af disse objekter. Det ser således ud til, at strengteori også står over for masseparadokset. En af strengteoretikere, Lubos Motl, har tilbudt følgende forklaring på, hvordan dette paradoks løses i strengteori (denne forklaring er inkluderet her med hans samtykke). Strengens X 0 koordinat i massemidtpunktets koordinatsystem og dens momentum svarer til en punktpartikel. De pendler som forventet ikke og adlyder usikkerhedsprincippet (en vis værdi svarer til usikkerhed i og omvendt, mens deres produkt er lig med ).

Ud over nultilstande (frihedsgrader i massecentersystemet) har hver streng et uendeligt antal frihedsgrader, svarende til et atom med et stort antal elektroner. Men et uendeligt antal elementer kan placeres langs strengen. Bevægelsen af ​​strengens dele i forhold til hinanden fører til de sædvanlige summer af kinetiske og potentielle energier. Da strenge er relativistiske objekter, vil deres energier svare til masser i overensstemmelse med Einsteins formel .

Som følge heraf er der for en streng på det laveste energiniveau en balance mellem de indre frihedsgrader (kinetiske og potentielle energier) - omtrent det samme som ved minimering af energien i en harmonisk oscillator , underlagt usikkerhedsprincippet mellem indre frihedsgrader X og P. Minimum svarer til strengens karakteristiske størrelse, bestemt af dens elasticitet, som menes at være tæt på eller noget større end Planck-længden ( m).

I virkeligheden divergerer de numeriske koefficienter i udtrykket for strengenergien logaritmisk, men dette påvirker ikke resultaterne af eksperimenter, der opererer med endelige energier. I strengteorien løses problemet således på samme måde som for almindelige partikler, i betragtning af at kun nultilstande er essentielle. Interne frihedsgrader er kun vigtige ved vurdering af målingernes nøjagtighed, når partiklernes indre struktur undersøges. Derfor vil deres målte "radii" altid vise sig at være i størrelsesordenen af ​​strengens længde.

Chiralitet og reproduktionsbetingelser for 't Hooft-anomalier

Enhver preon-model skal forklare partiklernes chiralitet og også opfylde betingelserne for at reproducere 't Hooft- anomalierne . Ideelt set burde strukturen af ​​enhver ny teori være meget mere sparsommelig end standardmodellens.

Muligheder for eksperimentel verifikation

Mange preon-modeller involverer brugen af ​​nye (uobserverbare) kræfter og interaktioner, hvilket nogle gange gør disse modeller mere komplekse end standardmodellen eller fører til forudsigelser, der modsiger observationer.

Hvis det for eksempel lykkes LHC at detektere Higgs-bosonen (opdaget i 2012), så burde dette udelukke mange preon-modeller, der enten ikke kan finde en kombination af preoner svarende til Higgs-bosonen eller forudsige, at denne boson ikke eksisterer.

Preon-modeller og strengteori

I strengteorien postuleres det, at alle grundlæggende partikler i standardmodellen og deres superpartnere er oscillationer (excitationer) af ultramikroskopiske strenge med en forlængelse af størrelsesordenen Planck-længden, som har elasticitet og oscillerer i Calabi-Yau-rummet med 6 eller 7 komprimerede rumlige dimensioner. Indtil videre, at dømme efter resultaterne, er strengteori ikke mere vellykket end preon-modeller. I en diskussion mellem John Baez og L. Mottle [20] blev det foreslået, at hvis nogen af ​​preon-modellerne var en succes, så ville det være muligt at formulere en strengteori, der ville assimilere denne preon-model. De to teorier modsiger således i princippet ikke hinanden.

Der er værker, hvor preon-modeller er bygget på basis af superstrenge [21] [22] eller supersymmetri [23] .

Preons i populærkulturen

I genoptrykningen fra 1948 af sin roman Skylark of Space, Skylark-Three fra 1930 , postulerede Edward Elmer Smith partikler, han kaldte "subelektroner af den første og anden slags." Sidstnævnte har egenskaber, der fører til fremkomsten af ​​tyngdekraften. Ændringer i science fiction-romaner under deres genoptryk fulgte ofte udviklingen af ​​videnskabelig tankegang, og denne udgave er måske en af ​​de første, der nævner muligheden for, at elektronen er en sammensat partikel (bortset fra den berømte udtalelse fra V. I. Lenin i 1908 , at "den elektron er lige så uudtømmelig som atomet” [24]  – selvom denne sætning ikke tilhører Lenin, men til den franske fysiker, han citerer, hvilket Lenin direkte påpeger i teksten).

Se også

• preon stjerne
• Preon degenerativ tilstand af stof
• Rishon Harari

Noter

1. ↑ Den fantastiske verden inde i atomkernen. Spørgsmål efter foredraget Arkiveret 15. juli 2015 på Wayback Machine , FIAN, 11. september 2007
2. ↑ QUARKS • Great Russian Encyclopedia . Hentet 4. juni 2016. Arkiveret fra originalen 23. april 2016. (ubestemt)
3. ↑ Et typisk eksempel er preon-modellen beskrevet i J.-J. Dugne, S. Fredriksson og J. Hansson. Preon Trinity - En skematisk model af leptoner, kvarker og tunge vektorbosoner  // Europhysics Letters . - 2002. - T. 60 , nr. 2 . - S. 188-194 .
4. ↑ Se f.eks. J. Hansson og F. Sandin. Preon-stjerner: en ny klasse af kosmiske kompakte objekter  // Fysik bogstaver B . - T. 616 , nr. 1-2 . - S. 1-7 .  (utilgængeligt link) muligheden for eksistensen af ​​præon-stjerner bliver undersøgt .
5. ↑ C. S. Kalman. Hvorfor kvarker ikke kan være fundamentale partikler  // Kernefysik B-Proceedings Supplements . - 2005. - T. 142 . - S. 235-237 .
6. ↑ Relevante kritiske anmeldelser omfatter bøger af P. Voit, L. Smolin og D. Friedan: Peter Woit . Ikke engang forkert: Strengteoriens fiasko og søgen efter enhed i fysisk lov . - Grundbøger , 2006. - 291 s. — ISBN 0465092756 . ; Peter Woit . Ikke engang forkert: Strengteoriens fiasko og den fortsatte udfordring med at forene fysikkens love . - Jonathan Cape , 2006. - 256 s. — ISBN 0224076051 . ; Lee Smolin . Problemet med fysik: Strengteoriens opståen, en videnskabs fald og hvad der kommer dernæst . - Mariner Books , 2007. - 392 s. — ISBN 061891868X . ; Daniel Friedan . Strengteori er en fuldstændig videnskabelig fiasko .
7. ↑ Preon Prophecies af Standard Model Arkiveret 10. juli 2019 på Wayback Machine es.arXiv.org
8. ↑ En topologisk model af sammensatte præoner Arkiveret 9. november 2018 på Wayback Machine es.arXiv.org
9. ↑ En funktorvurderet invariant af tangles Arkiveret 17. september 2019 på Wayback Machine es.arXiv.org
10. ↑ En invariant af tangle cobordisms Arkiveret 10. juli 2019 på Wayback Machine es.arXiv.org
11. ↑ 1 2 3 Kvantetyngdekraften og standardmodellen Arkiveret 12. juli 2015 på Wayback Machine arXiv.org
12. ↑ 1 2 Du er lavet af rum-tid Arkiveret 13. maj 2008 på Wayback Machine New Scientist
13. ↑ Partikler som Wilsons tyngdefeltslinjer Arkiveret 15. september 2016 på Wayback Machine arXiv.org
14. ↑ 1 2 Analytisk udledning af dobbelte gluoner og monopoler fra SU(2) gitter Yang-Mills teori. II. Spin skum-repræsentation Arkiveret 25. september 2017 på Wayback Machine arXiv.org
15. ↑ Gravitonpropagator i sløjfekvantetyngdekraft Arkiveret 25. september 2017 på Wayback Machine arXiv.org
16. ↑ Mod gravitonen fra spininfoams: højere orden korrektioner i 3d legetøjsmodellen Arkiveret 25. september 2017 på Wayback Machine arXiv.org
17. ↑ Fermioner i tredimensionel spininfoam kvantetyngdekraft Arkiveret 20. januar 2022 på Wayback Machine arXiv.org
18. ↑ En topologisk model af sammensatte præoner Arkiveret 12. juli 2015 på Wayback Machine arXiv.org
19. ↑ Arkiveret kopi . Hentet 8. juni 2007. Arkiveret fra originalen 4. juli 2010. (ubestemt)
20. ↑ Vedr .: Preon-modeller  . Hentet 8. juni 2007. Arkiveret fra originalen 18. juli 2007.
21. ↑ Sammensat model af kvark-leptoner og dualitet Arkiveret 8. marts 2021 på Wayback  Machine arXiv.org
22. ↑ Symmetri og holonomi i M  - teori arXiv.org
23. ↑ Maksimalt minimale præoner i fire dimensioner Arkiveret 6. maj 2021 på Wayback  Machine arXiv.org
24. ↑ Lenin, V.I. Complete Works. - 5. udg. - M . : Politizdat, 1980. - T. 29. - S. 100. - 782 s.

Links

• Beyond the Standard Model Arkiveret 14. december 2019 på Wayback Machine
• Galaktion Andreev. Preoner kommer ud af skyggerne . Computerra (14. januar 2008). Hentet 2. februar 2014. Arkiveret fra originalen 2. februar 2014. (ubestemt)
• J. Pati, A. Salam Lepton nummer som den fjerde "farve" , Phys. Rev. D10, 275-289 (1974) [1]
• IA D'Souza, CS Kalman "Preons" (Worls Scientific, Singapour, 1992) [2]
• R. Raitio "A model of lepton and quark structure", Physica Scripta, 22, 197-198 (1980) [3]
• S. Bilson-Thompson En topologisk model af sammensatte præoner , eprint (2005) [4] Arkiveret 12. juli 2015 på Wayback Machine
• S. Bilson-Thompson, F. Markopoulou og L. Smolin Kvantetyngdekraft og standardmodellen , klasse. kvant. Grav., 24, 3975-3993 (2007) [5] Arkiveret 12. juli 2015 på Wayback Machine
• V. Yershov Ligevægtskonfigurationer af tripolære ladninger , Few-Body Systems, 37 (2005) 79-106, [6] Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine
• V. Yershov Fermioner som topologiske objekter , Progr. Phys., 1 (2006) 19-26, [7] Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine
• V. Yershov Kvanteegenskaber af en cyklisk struktur baseret på tripolære felter , Physica D, 226 (2007) 136-143 [8] Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine
• J.-J. Dugne, S. Fredriksson, J. Hansson, E. Predazzi "Preon Trinity - en ny model af leptoner og kvarker" [9] Arkiveret 23. marts 2017 på Wayback Machine
• S. Fredriksson "Preon prophecies by the standard model" [10] Arkiveret 25. juli 2020 på Wayback Machine
• J.-J. Dugne, S. Fredriksson og J. Hansson Preon Trinity - A Schematic Model of Leptons, Quarks and Heavy Vector Bosons , Europhys. Lett., 60, 188 (2002) [11]
• J.-J. Dugne, S. Fredriksson, J. Hansson, E. Predazzi “Higgs Pain? Tag en Preon!" [12] Arkiveret 30. juli 2019 på Wayback Machine
• J. Hansson, F. Sandin "Preon-stjerner: en ny klasse af kosmiske kompakte objekter" [13] Arkiveret 4. september 2021 på Wayback Machine
• Analyse af udvalgte preon-modeller [14] Arkiveret 28. september 2007 på Wayback Machine

Hypotetiske partikler i fysik
fundamentale partikler	Superpartnere Gagino Gluino Vin Bino Zino Fotino Gravitino Sfermioner squark Sleepton Andet Higgsino Neutralino Chargino Aksino Saxion LSP NLSP Andet G A0 _ dilatation J x Y W' Z' Steril neutrino Parfume Kamæleon Leptoquark Preon Technicquarks parton Geon ( Kugelblitz ) Magnetisk monopol ( Dion ) Planck partikel Maximon ( eller plankeon) minimon Friedmon Parafoton graviphoton hyperfoton X17
Sammensatte partikler	eksotiske hadroner Eksotiske baryoner ( Dibarion ) Eksotiske mesoner ( Gluonium Zc(3900) ) Andet Meson molekyle Reggeon ( Pomeron ) Odderon )