составные модели

СОСТАВНЫЕ МОДЕЛИ лептонов и кварков - модели, в к-рых лептоны и кварки рассматриваются как связанные состояния нек-рых гипотетич. элементарных частиц - преонов. Известны три поколения лептонов и кварков (см. Поколения фермионов ).С учётом цвета кварков и спиральностей это составляет 45 двухкомпонентных вейлевских состояний (см. Вейля уравнение ).Столь большое число кварков и лептонов наводит на мысль об их возможном составном характере. Существует много конкретных С. м., однако ни одна из них не обладает явным преимуществом перед другими. Одной из первых С. м. является модель Пати и Салама [1]. Заметную популярность получила модель Харари и Шупе [2], к-рая содержит мин. число преонов, однако в ней игнорируются мн. динамич. вопросы. Общие проблемы, характерные практически для всех С. м., следующие.

Экспериментально установлено, что эфф. размер лептонов и кварков не превышает ~ 10^-16 см. Если кварки и лептоны состоят из преонов, то радиус соответствующих состояний должен быть мал, см. наиб. естеств. гипотеза заключается в том, что эти связанные состояния образуются за счёт механизма конфайнмента (пленения) нек-рого «метацвета», подобно тому, как обычные адроны представляют собой бесцветные связанные состояния цветных кварков и глюонов (см. Удержание цвета). Такое объяснение порождает, однако, следующую проблему. Присм естеств. масштабом массы таких состояний является величина ГэВ. Между тем кварки и лептоны имеют значительно меньшую массу.

Ситуация обостряется ещё больше в моделях, в к-рых не запрещены переходы между фермионами разных поколений за счёт простого перераспределения в них преонов, и особенно в моделях, где благодаря такому же механизму возможны переходы кварклептон. В этих моделях радиус r₀ должен быть очень мал, и соответственно масса связанных состояний очень велика. Напр., в моделях, в к-рых кварки и лептоны образуются из одних и тех же преонов, для того чтобы избежать быстрого распада протона, r₀ должен по порядку величины совпадать со шкалой т. н. великого объединения, т. е. естеств. масштаб массы связанных состояний должен быть 10¹⁵ ГэВ.

Возможный выход из положения состоит в том, что глобальная киралъная симметрия метацветового сильного взаимодействия не нарушена спонтанно на преонном уровне, в отличие от обычной киральной симметрии, к-рая, как известно, нарушается на кварковом уровне. Тогда связанные состояния преонов с фермионными квантовыми числами остаются безмассовыми, но зато отсутствуют безмассовые псевдоскалярные голдстоуновские бозоны -,аналог пионов в обычной квантовой хромодинамике.

В работах [3-4] было указано, что если киральная преонная симметрия не нарушена, то должна существовать определённая связь между т. н. аномалиями в дивергенциях токов, построенных из преонов, и токов с теми же квантовыми числами, построенных из кварков и лептонов (т. н. согласование аномалий). В работе [4] условие сокращения аномалий на преонном и кварк-лептонном уровнях использовалось в конкретной модели для доказательства существования в ней числа поколений, равного трём. В работе Хоофта [3] был продемонстрирован весьма общий характер подобных условий и показано, что они накладывают жёсткие ограничения на конкретный вид составных моделей. В этой же работе сформулировано дополнит. требование к требованию согласования аномалий на преонном и кварк-лептонном уровнях - т. н. условие отщепления. Последнее состоит в том, что если масса к--н. преона стремится к бесконечности, все связанные состояния, содержащие этот преон, выпадают из спектра, а оставшиеся состояния должны удовлетворять требованию согласования аномалий. Следует отметить, что условие отщепления представляется значительно менее обоснованным по сравнению с осн. условием согласования аномалий.

В качестве примера применения условия согласования аномалий можно привести составную модель, предложенную в работе [5]. В этой модели предполагается, что кварки и лептоны принадлежат одному определ. представлению группы великого объединения, а преоны - её спинорному представлению. Предполагалось также, что составные фермионы являются трёхпреонными композициями. Оказалось, что при этих гипотезах условие согласования аномалий Хоофта однозначно приводит к группе SU (8). Эта группа может включать в виде связанных состояний преонов три поколения фермионов с правильными квантовыми числами.

Лит.: 1) Р a t i J. С., S a 1 a m A., Lepton number as the fourth «color», «Phys. Rev.», 1974, v. D 10, p. 275; 2) H a r a r i H., A schematic model of quarks and leptons, «Phys. Lett.», 1979. v. 86 B, p. 83; S h u p e M. A., A composite model of leptons and quarks, там же, p. 87; 3) 't Hooft G., Cargese summer institute lectures, 1979; 4)Ансельм А. А., Проблема семейств частиц и составные S U(5) декуплеты, «Письма в ЖЭТФ», 1980, т. 31, с. 150; его же, Проблема поколений частиц и квинтовая структура лептонов и кварков, «ЖЭТФ», 1981, т. 80, с. 49; 5)Чкареули Дж. Л., Кварк-лептонные семейства: от SU(5)- к SU(8)-симметрии, «Письма в ЖЭТФ», 1980, т. 32, с. 684. А. А. Ансельм.

   <<      Предметный указатель      >>