Rishonen-Modell

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Das Rishonen-Modell (auch Harari–Shupe preon model) ist der erste Versuch, ein Präonenmodell zu entwickeln, das Phänomene erklärt, die im Standardmodell der Teilchenphysik auftreten. Es wurde zuerst unabhängig von Haim Harari[1][2][3] und von Michael A. Shupe[4] entwickelt und später von Harari und seinem Studenten Nathan Seiberg erweitert.[5]

Das Modell[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Rishonen-Modell gibt es zwei fundamentale Fermionen, die Rishonen genannt werden. Rishon bedeutet auf hebräisch „primär“ oder „ursprünglich“. Diese zwei Rishonen sind das T oder Tohu Rishon mit drittelzahliger positiver elektrischer Elementarladung +⅓ e und das V oder Vohu Rishon, das elektrisch neutral ist. Die Namen Tohu (ungeformt, „wüst“) und Vohu (Bohu), Leere, stammen aus der hebräischen Genesis (siehe Tohuwabohu).[6]

Alle Leptonen und alle Quarks bestehen aus drei Rishonen. Diese Gruppen von Triplets haben Spin-½. Es gibt folgende Kombinationen:

  • TTT = Positron (Antielektron);
  • VVV = Elektron-Neutrino;
  • TTV, TVT und VTT = Up-Quark (mit drei Farben);
  • TVV, VTV und VVT = Down-Antiquark (mit drei Farben).

Zu jedem Rishon gibt es das zugehörige Antiteilchen. Daraus folgen:

Es dürfen dabei keine Rishonen zusammen mit Antirishonen auftauchen.

Das W+ boson = TTTVVV; Das W− boson = TTTVVV.

Baryonenzahl (B) und Leptonenzahl (L) werden nicht erhalten, aber die Größe B−L ist eine Erhaltungsgröße. Ein die Baryonenzahl verändernder Prozess (wie der Protonenzerfall) in diesem Modell wäre:
 u  +  u  →  d  +  e+
/|\   /|\   /|\   /|\
TTV + TTV → TVV + TTT

Harari und Nathan Seiberg untersuchten auch eine dynamischen Erweiterung des ursprünglichen Rishon-Modells[7] mit einer Wechselwirkung durch die Eichgruppe . Dabei steht C für Color (Farbfreiheitsgrad) aus der üblichen Quantenchromodynamik und H für Hypercolor. Unterhalb der Confinement-Skala für Hypercolor bilden sich die gewöhnlichen Elementarteilchen (Quarks, Leptonen, W-Bosonen) des Standardmodells zusammengesetzt aus Rishonen (und Singlet-Zustände bezüglich Hypercolor) und es ergibt sich für diese eine effektive Wechselwirkung (B ist die Baryonenzahl, L die Leptonenzahl in B-L und das Suffix R, L bei SU (2) bezeichnet chirale (rechts/links) Zerlegung). Dies entspricht der rechts-links-symmetrischen Erweiterung des Standardmodells. Die Differenz von Baryonen- und Leptonenzahl (B-L) ist erhalten, B und L für sich sind nicht erhalten. Die Einführung von Hypercolor erklärt auch, dass im Rishon-Modell nur Tripletts aus Rishonen oder Anti-Rishonen vorkommen, aber keine Mischungen, da jedem Rishon eine von drei Hypercolor-Farben zugeordnet wird (und den Anti-Rishonen eine Anti-Hypercolor-Farbe) und die sich ergebenden zusammengesetzten Teilchen unterhalb der Confinement-Skala farbneutral sind.

Die schwache Wechselwirkung ist nach Harari möglicherweise ein Restwechselwirkungseffekt der Hypercolor-Kraft ähnlich molekularen Kräften in der Elektrodynamik oder der starken Wechselwirkung in der Quantenchromodynamik. Das -Boson der elektroschwachen Wechselwirkung könnte sich dann als TTTVVV ergeben.

In der erweiterten Harari–Seiberg Version besitzen die Rishonen Farbe und Hyperfarbe, wodurch erklärt wird, wie die beobachteten Quarks und Leptonen zusammengesetzt werden können.[5] Unter bestimmten Annahmen ist es möglich, zu zeigen, dass das Modell exakt drei Generationen von Quarks und Leptonen erlaubt. In einem alternativen Rishonen-Model von Darvas und Farkas[8] wurden zusätzliche Eigenschaften (Gerüche) eingeführt.

Evidenz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Derzeit gibt es keine wissenschaftlich gesicherte Evidenz für die Existenz einer Substruktur innerhalb von Quarks und Leptonen. Aber es gibt keine tiefliegenden Gründe, die eine solche Substruktur bei kleineren Abständen ausschließen würde. 2008 hat Piotr Żenczykowski das Rishonen-Model ausgehend von einem nicht relativistischen O(6) Phasenraum abgeleitet.[9] Solch ein Model basiert auf fundamentalen Prinzipien und Strukturen der Clifford-Algebra und erstellt das Rishonen-Model mit einer natürlichen Erklärung für sonst obskure und künstliche Eigenschaften. Friedrich Bestenreiner argumentiert, dass bereits die geringe Anzahl der Bausteine, im Vergleich mit dem Standardmodell, das Rishon-Model oder ähnliches nahelegt.[10]

In der Populärkultur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Der Science-Fiction-Autor James P. Hogan postuliert in seinem Roman Die Kinder von Alpha Centauri[13] explizit ein rishonartiges Modell bei der Entwicklung von Antimateriewaffen und Energiequellen.

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. ↑ H. Harari: A schematic model of quarks and leptons. In: Physics Letters B. 86. Jahrgang, Nr. 1, 1979, S. 83–86, doi:10.1016/0370-2693(79)90626-9, bibcode:1979PhLB...86...83H (stanford.edu [PDF]).
  2. ↑ Harari, Nathan Seiberg: The Rishon Model, Nuclear Physics B 204, 1982, S. 141
  3. ↑ Harari, The Structure of Quarks and Leptons, Scientific American, Band 248, April 1983, S. 56
  4. ↑ M. A. Shupe: A composite model of leptons and quarks. In: Physics Letters B. 86. Jahrgang, Nr. 1, 1979, S. 87–92, doi:10.1016/0370-2693(79)90627-0, bibcode:1979PhLB...86...87S.
  5. ↑ a b Haim Harari, Nathan Seiberg: The Rishon Model. In: Nuclear Physics B. Band 204, Nr. 1, 1982, S. 141–167, doi:10.1016/0550-3213(82)90426-6, bibcode:1982NuPhB.204..141H (englisch, iaea.org [PDF; abgerufen am 9. März 2020]).
  6. ↑ Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik. 16. Auflage. Springer (S. 686, Abschnitt13.4.9 Quantenchromodynamik).
  7. ↑ Harari, Seiberg, A dynamical theory for the Rishon model, Phys. Lett. B, Band 98, 1981, 269–273
  8. ↑ Darvas, György & F. Farkas, Tamás. (2008). Quantum Scent Dynamics (QSD): A new composite model of physical particles.
  9. ↑ Żenczykowski, P.: The Harari–Shupe preon model and nonrelativistic quantum phase space. In: Physics Letters B. 660. Jahrgang, Nr. 5, 2008, S. 567–572, doi:10.1016/j.physletb.2008.01.045, arxiv:0803.0223, bibcode:2008PhLB..660..567Z.
  10. ↑ Bestenreiner, F.: Der phantastische Spiegel. Quanten, Quarks, Chaos oder Vom Trost, der aus der Formel kommt. Frankfurt am Main: Fischer Logo, 1991. S. 197f. ISBN 3-596-10265-0.
  11. ↑ Star Trek II. Der Zorn des Khan. Heyne Verlag (September 1997), ISBN 978-3-453-30909-8
  12. ↑ Star Trek III: Auf der Suche nach Mr. Spock, Heyne, Auflage: 12 (1996), ISBN 978-3-453-31153-4
  13. ↑ Die Kinder von Alpha Centauri, 1983, ISBN 3-442-23437-9, Voyage From Yesteryear, 1982
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