Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
СОСТАВНЫЕ МОДЕЛИ

СОСТАВНЫЕ МОДЕЛИ

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

Экспериментально установлено, что эфф. размер лептонов и кварков непревышает ~ 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 состоянияобразуются за счёт механизма конфайнмента (пленения) нек-рого «метацвета»,подобно тому, как обычные адроны представляют собой бесцветные связанныесостояния цветных кварков и глюонов (см. Удержание цвета). Такоеобъяснение порождает, однако, следующую проблему. При сместеств. 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 переходымежду фермионами разных поколений за счёт простого перераспределения вних преонов, и особенно в моделях, где благодаря такому же механизму возможныпереходы кварк лептон. <В этих моделях радиус r₀ должен быть очень мал, и соответственномасса связанных состояний очень велика. Напр., в моделях, в к-рых кваркии лептоны образуются из одних и тех же преонов, для того чтобы избежатьбыстрого распада протона, r₀ должен по порядку величинысовпадать со шкалой т. н. великого объединения, т. е. естеств. масштабмассы связанных состояний должен быть 10¹⁵ ГэВ.

Возможный выход из положения состоит в том, что глобальная киралънаясимметрия метацветового сильного взаимодействия не нарушена спонтаннона преонном уровне, в отличие от обычной киральной симметрии, к-рая, какизвестно, нарушается на кварковом уровне. Тогда связанные состояния преоновс фермионными квантовыми числами остаются безмассовыми, но зато отсутствуютбезмассовые псевдоскалярные голдстоуновские бозоны, - аналог пионовв обычной квантовой хромодинамике.

В работах [3-4] было указано, что если киральная преонная симметрияне нарушена, то должна существовать определённая связь между т. н. аномалиями в дивергенциях токов, построенных из преонов, и токов с теми же квантовымичислами, построенных из кварков и лептонов (т. н. согласование аномалий).В работе [4] условие сокращения аномалий на преонном и кварк-лептонномуровнях использовалось в конкретной модели для доказательства существованияв ней числа поколений, равного трём. В работе Хоофта [3] был продемонстрированвесьма общий характер подобных условий и показано, что они накладываютжёсткие ограничения на конкретный вид составных моделей. В этой же работесформулировано дополнит. требование к требованию согласования аномалийна преонном и кварк-лептонном уровнях - т. н. условие отщепления. Последнеесостоит в том, что если масса к.-н. преона стремится к бесконечности, всесвязанные состояния, содержащие этот преон, выпадают из спектра, а оставшиесясостояния должны удовлетворять требованию согласования аномалий. Следуетотметить, что условие отщепления представляется значительно менее обоснованнымпо сравнению с осн. условием согласования аномалий.

В качестве примера применения условия согласования аномалий можно привестисоставную модель, предложенную в работе [5]. В этой модели предполагается, <что кварки и лептоны принадлежат одному определ. представлению группы великогообъединения, 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 включатьв виде связанных состояний преонов три поколения фермионов с правильнымиквантовыми 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 schematicmodel of quarks and leptons, «Phys. Lett.», 1979. v. 86 B, p. 83; S h up e M. A., A composite model of leptons and quarks, там же, p. 87; 3) 'tHooft G., Cargese summer institute lectures, 1979; 4)Ансельм А. А., Проблемасемейств частиц и составные S U(5) декуплеты, «Письма в ЖЭТФ», 1980, т.31, с. 150; его же, Проблема поколений частиц и квинтовая структура лептонови кварков, «ЖЭТФ», 1981, т. 80, с. 49; 5)Чкареули Дж. Л., Кварк-лептонныесемейства: от SU(5)- к SU(8)-симметрии, «Письма в ЖЭТФ», 1980, т.32, с. 684. А. А. Ансельм.