Tipo | Generaciones de materia | ||
---|---|---|---|
Primero | Segundo | Tercero | |
Quarks | |||
tipo up | arriba | encanto | cima |
tipo abajo | abajo | extraño | fondo |
Leptones | |||
cargado | electrón | muon | tau |
neutral | neutrino electrónico | neutrino muón | neutrino tau |
En física de partículas , una generación o familia es una división de las partículas elementales . Entre generaciones, las partículas se diferencian por su número cuántico de sabor y su masa , pero sus interacciones eléctricas y fuertes son idénticas.
Hay tres generaciones según el modelo estándar de física de partículas. Cada generación contiene dos tipos de leptones y dos tipos de quarks . Los dos leptones pueden clasificarse en uno con carga eléctrica -1 (similar a un electrón) y neutro (neutrino); los dos quarks pueden clasificarse en uno con carga - 1 ⁄ 3 (tipo hacia abajo) y uno con carga + 2 ⁄ 3 (tipo hacia arriba). Las características básicas de la generación o familias de quark-leptones, como sus masas y mezclas, etc., pueden describirse mediante algunas de las simetrías familiares propuestas .
Descripción general
Cada miembro de una generación superior tiene una masa mayor que la partícula correspondiente de la generación anterior, con la posible excepción de los neutrinos (cuyas masas pequeñas pero distintas de cero no se han determinado con precisión). Por ejemplo, el electrón de primera generación tiene una masa de solo0.511 MeV / c 2 , el muón de segunda generación tiene una masa de106 MeV / c 2 , y la tau de tercera generación tiene una masa de1777 MeV / c 2 (casi el doble de pesado que un protón ). Esta jerarquía de masas [1] hace que las partículas de generaciones superiores se descompongan en la primera generación, lo que explica por qué la materia cotidiana ( átomos ) está formada por partículas de la primera generación únicamente. Los electrones rodean un núcleo hecho de protones y neutrones , que contienen quarks up y down. La segunda y tercera generación de partículas cargadas no ocurren en la materia normal y solo se ven en entornos de energía extremadamente alta, como los rayos cósmicos o los aceleradores de partículas . El término generación fue introducido por primera vez por Haim Harari en Les Houches Summer School , 1976. [2] [3]
Los neutrinos de todas las generaciones fluyen por todo el universo, pero rara vez interactúan con otra materia. [4] Se espera que una comprensión completa de la relación entre las generaciones de leptones pueda eventualmente explicar la proporción de masas de las partículas fundamentales y arrojar más luz sobre la naturaleza de la masa en general, desde una perspectiva cuántica. [5]
Cuarta generación
Muchos (pero no todos) los físicos teóricos consideran poco probable la cuarta generación y las posteriores. Algunos argumentos en contra de la posibilidad de una cuarta generación se basan en las modificaciones sutiles de los observables electrodébiles de precisión que inducirían generaciones adicionales; tales modificaciones están fuertemente desfavorecidas por las mediciones. Además, una cuarta generación con un neutrino "ligero" (uno con una masa inferior a aproximadamente45 GeV / c 2 ) ha sido descartada por las mediciones de las anchuras de desintegración de la Higgs Z en CERN 's Large Electron-Positron Collider (LEP). [6] No obstante, continúan las búsquedas en colisionadores de alta energía de partículas de una cuarta generación, pero hasta el momento no se han observado pruebas. [7] En tales búsquedas, las partículas de cuarta generación se indican con los mismos símbolos que las de tercera generación con un número primo añadido (por ejemplo, b ′ y t ′ ).
El límite inferior para una cuarta generación de masas de quarks ( b ′ , t ′ ) se encuentra actualmente en 1,4 TeV de los experimentos en el LHC. [8]
El límite inferior para un neutrino de cuarta generación () la masa se encuentra actualmente en alrededor de 60GeV. (Millones de veces más grande que el límite superior de las otras 3 masas de neutrinos). [9]
El límite inferior para un leptón cargado de cuarta generación () la masa es actualmente de 100GeV y el límite superior propuesto de 1,2TeV a partir de consideraciones de unitaridad. [10]
Si la fórmula de Koide sigue siendo válida, las masas del leptón cargado de cuarta generación serían 44GeV (descartado) y b ′ y t ′ deberían ser 3.6TeV y 84TeV respectivamente. (La energía máxima de los protones en el LHC es de aproximadamente 6 TeV).
Origen
El origen de múltiples generaciones de fermiones, y el recuento particular de 3 , es un problema de física sin resolver . La teoría de cuerdas proporciona una causa para múltiples generaciones, pero el número particular depende de los detalles de la compactación o las intersecciones D-brana .
Referencias
- ^ . A. Blumhofer, M. Hutter (1997). Fe de erratas: B494 (1997) 485. "Estructura familiar a partir de soluciones periódicas de una ecuación de brecha mejorada". Física nuclear . B484 (1): 80–96. Código Bibliográfico : 1997NuPhB.484 ... 80B . CiteSeerX 10.1.1.343.783 . doi : 10.1016 / S0550-3213 (96) 00644-X .
- ^ Harari, H. (1977). "Más allá del encanto". En Balian, R .; Llewellyn-Smith, CH (eds.). Interacciones débiles y electromagnéticas en altas energías, Les Houches, Francia, 5 de julio al 14 de agosto de 1976 . Actas de la escuela de verano de Les Houches. 29 . Holanda Septentrional . pag. 613. Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2012.
- ^ Harari H. (1977). "Tres generaciones de quarks y leptones" (PDF) . En van Goeler, E .; Weinstein, R. (eds.). Actas del XII Rencontre de Moriond . pag. 170. SLAC-PUB-1974.[ enlace muerto permanente ]
- ^ "El experimento confirma el famoso modelo de física" (Comunicado de prensa). Oficina de noticias del MIT . 18 de abril de 2007.
- ^ MH Mac Gregor (2006). "Un 'árbol de masas de muones' con masas de leptones, quarks y hadrones α-cuantificadas". arXiv : hep-ph / 0607233 .
- ^ D. Decamp; et al. ( Colaboración ALEPH ) (1989). "Determinación del número de especies de neutrinos ligeros" . Physics Letters B . 231 (4): 519–529. Código Bibliográfico : 1989PhLB..231..519D . doi : 10.1016 / 0370-2693 (89) 90704-1 .
- ^ C. Amsler; et al. ( Grupo de datos de partículas ) (2008). "Revisión de la física de partículas: b ′ (cuarta generación) Quarks, búsquedas" (PDF) . Physics Letters B . 667 (1): 1–1340. Código Bibliográfico : 2008PhLB..667 .... 1A . doi : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018 .
- ^ Impulsar las búsquedas de quarks de cuarta generación (2019)
- ^ | Revisando las limitaciones de las masas de neutrinos de cuarta generación (2010)
- ^ [ https://arxiv.org/abs/1204.3550 | Grandes divisiones de masa para fermiones de cuarta generación permitidas por la exclusión del bosón de Higgs del LHC (2012)]