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哈拉里—修普先子模型

哈拉里—修普先子模型（Harari–Shupe preon model），又称粒生子模型（Rishon model，简称RM），是最早提出的前子（又称先子）模型，这个模型的目的是要为粒子物理学的标准模型中的现象提供解释。[1]这模型最早分别由海姆·哈拉里（英语：Haim Harari）与麦可·A·修普（Michael A Shupe）独立提出[2]，之后哈拉里与其学生内森·塞伯格扩展了这模型。[3]

模型解说

在粒生子模型中，有两种统称为粒生子（Rishon，此词源自希伯来语指称“主要”的词汇רִאשׁוֹן）的前子。而这两种粒生子分别称作T-粒生子（符号T，T取自英语的Third（意即“第三”或“三分之一”，这是因为在模型中T-粒生子的电荷是+1/3 e之故）或希伯来语中意指“无形”的字眼תֹהוּ/Tohu）和V-粒生子（符号V，V取自英语的Vanish（意即“消失”，这是因为在模型中V-粒生子是电中性的之故）或希伯来语中意指“空虚”的字眼בוהו/Vohu/Bohu）。所有的轻子跟夸克都是由三个粒生子组成的，而这些由三个粒生子组成的粒子的自旋都是1/2。以下是在模型中各种轻子跟夸克次结构：

每种粒生子都各有一种对应的反粒子，因此也有以下的组成：

注意事项：

  • 在粒生子模型中，物质和反物质数量一样多，但之所以为何TTT、TVV和TTV之类的组合较常见，而TTT、TVV和TTV之类的组合较少见这点，依旧是一个开放问题。
  • 在这模型中，一般假定较高世代的轻子跟夸克是第一世代的轻子跟夸克的激发态；然而模型并未说明这些激发态是什么。
  • 简单的粒生子模型并未对轻子跟夸克的质量谱提供解释。

在这模型中，重子数（B）跟轻子数（L）并不守恒，但重子数减去轻子数的差（B-L）是守恒的。在这模型中，一个破坏重子数守恒的过程（以质子衰变为例）如下所示：

d + u + u → d + d +  e+ 费米子层次的交互作用
VVT + TVT + VTT → VVT + VVT + TTT 粒生子层次的交互作用
p   →   π0   +   e+ 粒子探测器观测到的现象

在哈拉里与塞伯格所扩展的版本中，粒生子有自己的色荷跟超色荷（hypercolour），而这可以解释为何目前已观测到的轻子跟夸克是唯一可行的组合；[3]此外，透过运用特定的假设，是可以说明为何这模型正好允许三个世代的轻子跟夸克的。

证据

截至目前为止，并无科学证据显示轻子跟夸克是由其他东西所构成的；但另一方面，也并没有深层的理由说明说为何在更短的距离内类似的次结构不会出现。在2008年，Piotr Zenczykowski由非相对论性的O(6)相空间出发，并从中推导出了粒生子模型，[4]他的推导基于基本原则与克利福德代数的结构，并在完整重现粒生子模型的同时，自然地解释了一些在原始模型中看似晦涩且看似出自人为加工的特征。

大众文化中的粒生子模型

  • 科幻小说家冯达·N·麦金太尔（英语：Vonda N. McIntyre）在她根据《星际旅行II：可汗怒吼》与《星际旅行III：石破天惊》的脚本改编的小说中，指出故事中的创世装置产生的效应可能是因为物质中新发现的、类似粒生子的次结构所致。
  • 科幻小说家詹姆斯·霍根在他的小说《辞别过去的远航》（Voyage from Yesteryear）中特别提出一个类似粒生子的模型，做为故事中开发反物质武器和能源所用的基本理论。

参见

参考资料

  1. ^ Harari, H. A schematic model of quarks and leptons (PDF). Physics Letters B. 1979, 86 (1): 83–86 [2022-05-28]. Bibcode:1979PhLB...86...83H. OSTI 1447265. doi:10.1016/0370-2693(79)90626-9. （原始内容 (PDF)存档于2019-06-30）. 
  2. ^ Shupe, M. A. A composite model of leptons and quarks. Physics Letters B. 1979, 86 (1): 87–92. Bibcode:1979PhLB...86...87S. doi:10.1016/0370-2693(79)90627-0. 
  3. ^ 3.0 3.1 Harari, Haim; Seiberg, Nathan. The rishon model (PDF). Nuclear Physics B (North-Holland Publishing). 1982, 204 (1): 141–167 [2018-06-02]. Bibcode:1982NuPhB.204..141H. doi:10.1016/0550-3213(82)90426-6. （原始内容存档 (PDF)于2012-10-07）. 
  4. ^ Zenczykowski, P. The Harari–Shupe preon model and nonrelativistic quantum phase space. Physics Letters B. 2008, 660 (5): 567–572. Bibcode:2008PhLB..660..567Z. S2CID 18236929. arXiv:0803.0223  . doi:10.1016/j.physletb.2008.01.045. 
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