Farbbegrenzung und ganzzahlige elektrische Ladung?

Quarks haben elektrische Ladungen, die proportional zu einem Drittel der elektrischen Elementarladung sind, aber sowohl Mesonen als auch Baryonen haben eine ganzzahlige elektrische Ladung.

Gibt es eine tiefgreifende Erklärung aus einem grundlegenderen und verallgemeinerbaren Erhaltungsgesetz, das jeder Staat, der eine bildet S U ( 3 ) Singulett muss eine ganzzahlige elektrische Ladung haben? Gibt es gängige Beyond-the-Standard-Modelle (BSM), bei denen dies nicht gilt?

Ich kann dies für Systeme mit nur Quarks und Gluonen zeigen, da Quarks -1 elektrische Ladungsquanten (1/3 der Elementarladung) mod 3 tragen, Antiquarks 1 elektrische Ladungsquanten mod 3 tragen und Gluonen 0 elektrische Ladungsquanten mod 3 tragen ( dasselbe wie ein Quark + Antiquark-Paar), was dies für alle impliziert S U ( 3 ) Darstellung D ( P , Q ) Zusammengesetzt aus diesen müssen wir haben, dass die elektrische Ladung mod 3 gleich ist ( P Q ) mod 3. Eine ganzzahlige Baryon-Zahl impliziert also eine ganzzahlige elektrische Ladung (in Bezug auf Elementarladungen). Die gleiche Herleitung funktioniert auch für die schwache Hyperladung U(1).

Aber diese Ableitung verwendet nur die explizite Liste der Fundamentalteilchen im Standardmodell mit Tabellen ihrer elektrischen und Farbladungen und stellt sie nicht unbedingt in einen breiteren Kontext. Ist das nur ein Zufall im Standardmodell? Oder ist es auch eine Eigenschaft einiger GUTs? Es fühlt sich an wie ein wirklich verrückter Zufall, dass die Sektoren SU(3) und U(1)xSU(2) auf diese Weise miteinander verwandt sind.

Siehe auch: physical.stackexchange.com/q/22921/2451 und darin enthaltene Links.

Antworten (1)

Es kann hilfreich sein zu bemerken, dass die Normalisierung der U ( 1 ) Gebühr ist willkürlich. Die einzige sinnvolle Information, die man haben kann, sind die Verhältnisse der Ladungen der Teilchen im Modell (2:(-1) für den Fall der Quarks). Sie können immer als ganze Zahlen definiert werden.

Wenn Sie wissen möchten, warum die Ladung der Farbsinguletts ein ganzzahliges Vielfaches der Elektronenladung ist (die anscheinend keine Beziehung zum Farbsektor hat), geht es bei Ihrer Frage eher um eine Erklärung für die Ladungsverhältnisse zwischen Quarks und Leptonen. In diesem Fall könnten Sie diese beiden anderen Fragen nützlich finden (die erste wird in den Kommentaren erwähnt):

Gibt es eine Erklärung für das Verhältnis von 3:2:1 zwischen den elektrischen Ladungen des Elektrons, des Up- und des Down-Quarks?

Was ist der tiefste Grund, warum QCD-gebundene Zustände eine ganzzahlige Ladung haben?