Inwieweit sind Lepton- und Quark-Generationen im Standardmodell gebunden?

Das Standardmodell der Teilchenphysik teilt sowohl die Leptonen als auch die Quarks in drei Generationen ein, wobei Masse und Instabilität von der ersten zur dritten Generation steigen. Diese werden normalerweise zusammen in denselben Zeilen oder Spalten der Tabelle der Elementarteilchen angezeigt:

Das ergibt einen gewissen Sinn: Jedes geladene Lepton ist in den meisten Feynman-Ecken, in denen es vorkommt, an sein Neutrino gebunden, und die Quarks sind nicht zuletzt durch ihre Ladungen miteinander verbunden. Mir fällt jedoch keine Möglichkeit ein, wie der SM formal beispielsweise Myonen und seltsame Quarks verknüpft. Gibt es einen expliziten Zusammenhang mit generationsspezifischen Interaktionen? Oder ist es nur Zufall, dass in beiden Leitern drei Sprossen mit zunehmender Masse auf beiden vorhanden sind?

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Gibt es einen expliziten Zusammenhang mit generationsspezifischen Interaktionen? Oder ist es nur Zufall, dass in beiden Leitern drei Sprossen mit zunehmender Masse auf beiden vorhanden sind?

Im SM gibt es außer der Farbe keine generationsspezifischen Wechselwirkungen, die ausschließen. Das Generationstabellensystem ordnet Staaten einfach nach zunehmender Masse an , ein immer noch mysteriöses Muster; weshalb bis heute die Eigenzustände der Neutrinomasse v 1 , 2 , 3 wurden noch keinen Generationen zugeordnet, bis zur vollständigen experimentellen Bestätigung der normalen Hierarchie/Ordnung (die v e , μ , τ sind keine Masseneigenzustände und waren auf diesem Diagramm, um einfach zu verwirren und zu missbrauchen; gnädigerweise gehen sie weg ). Das zunehmende Massenmuster ist kein Zufall: Es ist das Konstruktionsprinzip.

Die schwachen Wechselwirkungen springen durch schwaches Mischen über alle Generationen hinweg , und Neutrinos mischen viel, im Gegensatz zu Quarks, deren Mischungswinkel klein sind. Das Verwürfeln grüner Spalten wird also der Physik nichts anhaben, solange Sie darauf achten, Ihre PMNs-Matrix neu zu schreiben, um die Änderung der Kennzeichnung widerzuspiegeln. Natürlich muss die Anzahl der Zustände, die Sie in solchen Tabellen sehen, abgeglichen werden, 3 Sprossen zu 3 Sprossen, unabhängig von ihrer Reihenfolge, um Eichanomalien zu verhindern, die Eichinvarianz ungültig zu machen, aber die Zuweisung von Zuständen in Generationen, die Reihenfolge von die Sprossen, ist grundsätzlich beliebig.

In spekulativen GUTs (wie der Georgi-Glashow SU(5)) versucht man, Fermionenmassen zu verknüpfen (vgl. (22) , da Leptonen und Quarks in gemeinsame Darstellungen gebracht werden, 5 und 10 ; aber wiederum alternierende inäquivalente Modelle wackeln mit den Leptonen B. darum, sie verschiedenen Quarks zuzuordnen, um sich an negative Protonenzerfallsergebnisse anzupassen.Solche alternativen spekulativen Modelle nutzen also tatsächlich die SM- Freiheit, um grüne Säulen zu verwürfeln .

Ja, sie sind sehr stark miteinander verbunden. Neben der Klassifizierung in Generationen und zusätzlich zum Schreiben der klassischen Feldtheorie-Aktion für das Standardmodell sollte das Standardmodell eine gut erzogene Quantentheorie sein. Insbesondere Quanteneichtheorien mit chiralen (linkshändigen) Fermionen führen im Allgemeinen zum Auftreten von Eichanomalien . Wenn sie auftauchen, machen sie die ursprüngliche Theorie ungültig, wenn man sie als Quantentheorie betrachtet. Es stellt sich heraus, dass eine vollständige Generation – neutrinogeladene Lepton-Up- und Down-Quarks – zur Aufhebung der Anomalie führt, während eine Teilgeneration dies nicht tut, was die Theorie als Quantentheorie ungültig macht. Siehe Diskussion bei stackexchange oder ein Beispiel für einen Vortrag zu diesem Thema.

Ich fürchte, das ist nicht die Frage des OP: Er fragt, warum zum Beispiel das Lepton-Dublett der 2. Generation an das Quark-Dublett gebunden ist und nicht an das Quark-Dublett der 3. Generation und umgekehrt. Anomalien heben sich innerhalb jeder Generation auf, aber es gibt zum Beispiel keine intrinsische "Zweitheit" in der zweiten. Diese Generationen hat man historisch einfach aus Lepton und Quarks zusammengesetzt , also in Masse geordnet.
Hmm. In dieser Form ist es eigentlich falsch zu sagen, dass die Generationen in SM überhaupt getrennt sind. Das heißt, in der Massenbasis sind sowohl Quarks als auch Leptonen (Neutrinos) zwischen Generationen gemischt. Außerdem ist die Vermischung ziemlich stark, besonders für Neutrinos. Die Reihenfolge der drei Leptonpaare und Quarkpaare ist also für reines SM zwar willkürlich, die Existenz von drei von beiden jedoch nicht.
Genau mein Punkt . Da die Quark-Mischung gering ist, konnten und tun die Leute schlampig über schwache und Masse-Eigenzustände, die miteinander verbunden sind. Aber weil die Neutrino-Mischung riesig ist, spricht man von Massen v e , etc ist "nicht einmal falsch".
Die ersten Kommentare von @Cosmas geben die Essenz meiner Frage richtig wieder. Ich war mir jedoch nicht bewusst, dass Quark gemischt wurde. Gibt es eine ähnliche Massen-/Geschmacksmischung der geladenen Leptonen?
@Emilio Hier ist meine eigene Antwort auf das Problem: Sie mischen sich , aber Sie müssen an einigen Masseneigenzuständen ankern, also nennen wir e, μ, τ Masseneigenzustände, und ihre schwachen Isopartner sind dann Mischungen von Neutrino-Masseneigenzuständen. Wenn wir aus einem Neutrino-Massen-Eigenzustand geladene Leptonen erzeugen, solche Mischzustände, die aufgrund ihrer hohen Massen so schnell schwingen, dass sie beim Auftreffen auf den Detektor zu Mischungen geladener Lepton-Massen-Eigenzustände dekohäriert sind .
Ich hätte Lubos 'Antwort hinterlassen sollen , dass Details Dekohärenz sagten.

Zwei Kommentare, die Antworten hätten sein sollen:

Meines Wissens gibt es nichts, was den Austausch von zwei grünen Säulen (Dubletten) verhindert, wobei die violetten unverändert bleiben, und umgekehrt. Historisch wurden sie der Masse nach von links nach rechts geordnet, aber für stark gemischte Neutrino-Angaben ist diese Klassifizierung bestenfalls verwirrend. "Generationsrang" ist keine gute Quantenzahl! – Kosmas Zachos

Historisch gesehen war die Verknüpfung das Ergebnis von Gellmanns physikalischer Intuition. Ich hörte ihn gleich nach der Entdeckung des Tau- und Charmed-Quarks von dieser Verbindung sprechen, und dies veranlasste ihn, die b- und t-Quarks vorherzusagen. Ich erinnere mich nicht, dass er einen physikalischen Grund für die Verknüpfung angegeben hat. – Lewis Miller

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