Можем ли мы вывести из слабой изоспиновой симметрии существование субкварковых частиц?

В старой теории сильного взаимодействия, где считалось, что сильное взаимодействие передается массивными мезонами (пионами), как можно прочитать здесь :

Открытие нейтрона в 1932 году показало, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе силой притяжения. К 1935 году считалось, что ядерная сила передается частицами, называемыми мезонами. Это теоретическое развитие включало описание потенциала Юкавы , раннего примера ядерного потенциала. Пионы, соответствующие предсказанию, были обнаружены экспериментально в 1947 г. К 1970-м гг. была разработана кварковая модель, согласно которой мезоны и нуклоны рассматривались как состоящие из кварков и глюонов. Согласно этой новой модели, ядерная сила, возникающая в результате обмена мезонами между соседними нуклонами, является остаточным эффектом сильного взаимодействия.

После введения изоспина протоны и нейтроны считались одной и той же частицей . Поскольку изоспин математически описывался как спин (хотя их интерпретации были совершенно разными), протон имел изоспиновую проекцию на я г ось я г "=" 1 / 2 в то время как проекция изоспина нейтрона я г "=" 1 / 2 .
Название «изоспин» более правильно описать как «изобарический спин», поскольку оно происходит от греческого слова «тяжелый» (βαρύς, barýs), а протоны и нейтроны (к которым применялся изоспин) имеют почти одинаковую массу. Для большинства адронов, кроме нейтронов и протонов, разница в массе не почти нулевая (см. этот список), и симметрия нарушена сильнее.
В той же статье Википедии об изоспине можно прочитать:

До того, как была введена концепция кварков, частицы, на которые одинаково действует сильное взаимодействие, но которые имели разные заряды (например, протоны и нейтроны), считались разными состояниями одной и той же частицы, но имеющие значения изоспина, связанные с числом зарядовых состояний.

А также

Тщательное изучение изоспиновой симметрии в конечном итоге привело непосредственно к открытию и пониманию кварков и к развитию теории Янга-Миллса .

Это привело к формуле я г "=" 1 2 ( н ты н д ) , что действительно дает я г "=" 1 / 2 для протона и я г "=" 1 / 2 для нейтрона. Эм. считается, что сила слегка нарушает симметрию между двумя частицами (с моей точки зрения, утверждение, что две частицы одинаковы, но отличаются по заряду и немного отличаются по массе, уже предполагает, что они состоят из других частиц).

В этой статье о слабом изоспине можно прочитать:

В физике элементарных частиц слабый изоспин — это квантовое число, относящееся к слабому взаимодействию, и оно соответствует идее изоспина при сильном взаимодействии. Слабый изоспин обычно обозначается символом Т или я с третьим компонентом, записанным как Т г , Т 3 , я г , или я 3 . Его можно понимать как собственное значение оператора заряда (см. здесь ).

Слабый закон сохранения изоспина связан с сохранением Т 3 ; все слабые взаимодействия должны сохраняться Т 3 . Он также сохраняется при электромагнитном и сильном взаимодействиях. Однако одно из взаимодействий связано с полем Хиггса. Поскольку среднее вакуумного поля Хиггса отлично от нуля, частицы взаимодействуют с этим полем все время даже в вакууме. Это изменяет их слабый изоспин (и слабый гиперзаряд). Только определенное их сочетание, Вопрос "=" Т 3 + 1 2 Д ш (электрический заряд) сохраняется. Т 3 более важен, чем T, и часто термин «слабый изоспин» относится к «3-му компоненту слабого изоспина».

Теперь теоретическое объединение (иногда ошибочно сравниваемое с объединением электрической и магнитной силы) кажется мне весьма надуманным (например, я никак не могу понять, что такое единица слабого заряда).
Так не может ли быть так, что, как и в случае со старым сильным взаимодействием, после тщательного изучения изоспиновой симметрии, в конечном счете, непосредственно ведущего к открытию и пониманию кварков и к развитию теории Янга-Миллса, тщательное изучение слабой изоспиновой симметрии может привести к предполагаемому существованию субкварковых частиц и связанного с ними субкваркового лагранжиана, тогда как слабое взаимодействие является остаточным взаимодействием, подобно тому, как старое сильное взаимодействие оказалось остаточным взаимодействием?

"...мне кажется довольно надуманным (например, я никак не могу понять, что такое единица слабого заряда)". совершенно сбивает с толку, возможно, заслуживает отдельного вопроса. Единица слабого заряда — это как раз и есть единица слабого изоспинового заряда, не так ли?
Ну, тем самым можно сказать, что единица сильного заряда есть именно единица сильного изоспинового заряда.
Нет: это суть моего ответа. Слабый изоспин является калибровочной группой в слабых взаимодействиях (частично), но сильный изоспин не калибруется в сильных взаимодействиях, которые калибруют цвет SU(3) , который является сильным зарядом. Сильный изоспин коммутирует с сильными взаимодействиями (~ ими игнорируется/уважается).
Почему нельзя было развить какой-либо механизм Хиггса (SSB и лагранжев инвариант относительно нелокальных фазовых (калибровочных) превращений) в случае старой ядерной силы, придающей массу пионам? Конечно, еще не были открыты кварки, которые в конечном итоге догнали бы эту теорию (возможно, эта теория смогла бы выжить, если бы учитывались низкие энергии). Совершенно верно, что современная СМ представляет собой впечатляющую математическую структуру.
Но что , если будут обнаружены новые субкварки, подобные двум в модели Ришона, которая делает бозон Хиггса частицей, которая не является необходимой для обеспечения массы (что не означает, что он не существует)? Будет ли SM по-прежнему действительным? При малых энергиях по сравнению с энергиями их нахождения ( если они будут найдены)? Я думаю, что это вполне возможно, точно так же кварки были обнаружены в протонах). Эта теория более удовлетворительна (по крайней мере, для меня), так как все три силы передаются безмассовыми частицами (фотоном, глюоном и гиперглюоном).
Ришоны всегда движутся со скоростью света (что показывает, насколько силен гиперцветовой заряд) и получают свою массу в результате своей потенциальной энергии. Нейтрино (комбинация трех нейтральных электрически нейтральных ришонов) по-прежнему имеет скорость света (ну, почти), потому что не взаимодействовало с момента своего появления. Электроны, когда они возникли, вероятно, имели ту же хиральность (комбинация трех электрически заряженных ришонов, движущихся с с), которая развилась после многих ЭМ-взаимодействий в правой и левой компонентах спиральности.
Во всяком случае, открытие таких частиц (двух безмассовых ришонов) существенно изменит Стандартную Модель или она останется в силе при низких энергиях?
Любые и все новые конструкции и открытия должны сохранять СМ в ее основе как эффективную теорию, точно так же, как СМ включала/сохраняла/расширяла теорию 4-Ферми.
Понял. Это то, что я уже думал. Но останется ли прежним и толкование?
Немного субъективно... Интерпретации дуализируются и переплетаются...
Но если эти частицы будут найдены, что это (например) означает для механизма Хиггса?
Я утверждаю очень мало, но вы отклонились от исходного вопроса на несколько миль.
Это верно (хотя механизм Хиггса есть, а слабая изоспиновая симметрия привела к массивным векторным бозонам при якобы объединении слабого и ЭМ-взаимодействия). Это был поучительный разговор (и ответ). ;-Д

Ответы (1)

  • Изобретение кварков, в конечном счете превратившееся в открытие, определенно не было мотивировано сильным изоспином и не могло быть осуществлено без расширения изоспина до аромата SU(3) ; и даже тогда... это оказалось головокружительной случайностью - было бы намного сложнее, если бы в то время существовал аромат SU(4) ! Незнание очарования позволило людям сосредоточиться на триальности, свойстве повторений цветовой группы SU(3) , полностью совпадающем с организуемым таким образом ароматом SU(3) . Эта причудливая история больше подходит для Истории Науки SE. Критическим моментом здесь является то, что приближенная сильная изоспиновая симметрия SU (2)на самом деле не «вели» к кваркам, не больше, чем мотивируя приложения теории групп Ли к физике вкуса. Я утверждаю, что сильный изоспин послужил тренировочной площадкой и учебным пособием по лучшему различению и оценке слабого изоспина.

  • Слабый изоспин также является приближенным SU (2) , см., например, этот вопрос , на этот раз его самые низкие законы сохранения энергии спонтанно нарушаются из-за связи с бозоном Хиггса, особенно в терминах связи Юкавы / фермионной массы. То есть неисчезающие массовые члены кварков и лептонов (индуцированные полем Хиггса) откачивают слабый изоспин в вакуум, превращая левый киральный компонент в нулевые правые компоненты WI фермионов. Нейтральный Хиггс крадет 1/2 единицы WI, чтобы погрузиться в вакуум, или -1/2 для его сопряженного. (На примитивном уровне о таких нарушениях можно было бы подумать как о небольших «явных нарушениях WI».) Однако, исторически именно более пристальное изучение слабого изоспина и его киральной структуры в 4-фермиевом взаимодействии положило начало СМ. Это мотивировало тяжелые промежуточные векторные бозоны и поле Хиггса, которое делает это возможным, новые частицы, конечно, но не составляющие. Получившийся SM почти идеально подошёл друг к другу. Кажется, вам нужен другой вариант, но я не вижу в групповой структуре СМ никаких намеков, указывающих на другие составляющие.

Вы, конечно, можете размышлять о других частицах и структурах, но SU(2) любого типа, похоже, никого к этому не привели и не ведут...

Я думаю, что модель Ришона хорошо упорядочивает небольшой зоопарк элементарных частиц. Это, конечно, означает, что необходимо найти «действительно основной» лагранжиан, включающий два ришона и три дальнодействующих силы (эмоциональную силу, цветовую силу и гиперцветовую силу, игнорирующую гравитацию), из которых слабое взаимодействие остаточная сила, как в случае со старомодной сильной силой.