¿Confinamiento de color y carga eléctrica entera?

Los quarks tienen cargas eléctricas proporcionales a un tercio de la carga eléctrica elemental, pero tanto los mesones como los bariones tienen carga eléctrica entera.

¿Existe alguna explicación profunda a partir de una ley de conservación más fundamental y generalizable de que cualquier estado que forma un S tu ( 3 ) singlete debe tener una carga eléctrica entera? ¿Hay algún modelo común más allá del estándar (BSM) donde esto no se cumple?

Puedo mostrar esto para sistemas con solo quarks y gluones, ya que los quarks llevan -1 cuanto de carga eléctrica (1/3 de la carga elemental) mod 3, los antiquarks llevan 1 cuanto de carga eléctrica mod 3, y los gluones llevan 0 cuantos de carga eléctrica mod 3 ( igual que un par quark + antiquark), lo que implica que para cualquier S tu ( 3 ) representación D ( pag , q ) compuesto por estos, debemos tener que la carga eléctrica mod 3 es igual a ( pag q ) mod 3. Entonces, un número bariónico entero implica una carga eléctrica entera (en términos de cargas elementales). La misma derivación también funciona para la hipercarga débil U(1).

Pero esta derivación solo usa la lista explícita de partículas fundamentales en el modelo estándar con tablas de sus cargas eléctricas y de color, y no necesariamente lo ubica en un contexto más amplio. ¿Es esto solo una coincidencia en el modelo estándar? ¿O también es una propiedad de algunos GUT? Se siente como una coincidencia realmente loca que los sectores SU(3) y U(1)xSU(2) estén relacionados entre sí de esta manera.

Relacionado: physics.stackexchange.com/q/22921/2451 y enlaces allí.

Respuestas (1)

Puede ayudar notar que la normalización de la tu ( 1 ) el cargo es arbitrario. La única información significativa que se puede tener son las proporciones de las cargas de las partículas en el modelo (2:(-1) para el caso de los quarks). Siempre se pueden definir para que sean todos números enteros.

Si desea saber por qué la carga de los singletes de color es un número entero multiplicado por la carga del electrón (que aparentemente no tiene relación con el sector de color), entonces su pregunta es más sobre una explicación de las proporciones de cargas entre quarks y leptones. En ese caso, puede que le resulten útiles estas otras dos preguntas (la primera se menciona en los comentarios):

¿Existe una explicación para la proporción de 3:2:1 entre las cargas eléctricas del electrón, arriba y abajo del quark?

¿Cuál es la razón más profunda por la que los estados unidos de QCD tienen una carga entera?