¿Hasta qué punto están ligadas las generaciones de leptones y quarks en el modelo estándar?

¿Existe algún vínculo explícito con las interacciones específicas de la generación? ¿O es solo una coincidencia que haya tres peldaños en ambas escaleras con masa creciente en ambos?

En el SM, no hay interacciones específicas de generación, más allá del color, que destaque. El sistema de tabulación generacional simplemente ordena los estados de acuerdo con la masa creciente , un patrón aún misterioso; razón por la cual, hasta la fecha, los autoestados de masa de los neutrinos$\nu_{1,2,3}$no han sido asignados a generaciones, aún, a la espera de la confirmación experimental completa de la jerarquía/ordenamiento normal (el$\nu_{e,\mu,\tau}$no son estados propios masivos, y estaban en ese gráfico simplemente para confundir y abusar; afortunadamente, se van ). El patrón de masa creciente no es una coincidencia: es el principio de construcción.

Las interacciones débiles, a través de la mezcla débil , saltan a través de todas las generaciones , y los neutrinos se mezclan mucho, a diferencia de los quarks, cuyos ángulos de mezcla son pequeños. Por lo tanto, codificar las columnas verdes no afectará a la física, siempre y cuando tenga cuidado de reescribir su matriz de PMN para reflejar el cambio de etiquetado. Por supuesto, necesita que coincida la cantidad de estados que ve en dichas tablas, 3 peldaños a 3 peldaños, cualquiera que sea su orden, para evitar anomalías de calibre, invalidando la invariancia de calibre, pero la asignación de estados en generaciones, el orden de los peldaños, es básicamente arbitrario.

En las GUT especulativas (como Georgi-Glashow SU(5)) se intenta vincular las masas de los fermiones (cf (22) , ya que los leptones y los quarks se ponen en representaciones comunes, 5 y 10 ; pero, de nuevo, modelos alternos no equivalentes mueven los leptones en torno a asociarlos a diferentes quarks, para adaptarse a los resultados de desintegración de protones negativos Entonces, de hecho, tales modelos especulativos alternativos aprovechan la libertad SM para codificar columnas verdes .

Sí, están muy fuertemente vinculados. Además de la clasificación en generaciones, y además de escribir la acción de la teoría de campos clásica para el modelo estándar, el modelo estándar debería ser una teoría cuántica de buen comportamiento. En particular, las teorías cuánticas de calibre con fermiones quirales (zurdos) conducen, en general, a la aparición de anomalías de calibre . Si aparecen, invalidan la teoría original, si se considera como una teoría cuántica. Resulta que una generación completa de quarks arriba y abajo de leptones cargados con neutrinos conduce a la cancelación de la anomalía, mientras que la generación parcial no lo hace, lo que hace que la teoría sea inválida como teoría cuántica. Consulte la discusión en stackexchange o un ejemplo de una conferencia sobre este tema.

Dos comentarios que deberían haber sido respuestas:

No hay nada, que yo sepa, que impida el intercambio de dos columnas verdes (dobles) manteniendo las violetas sin cambios, y viceversa. Históricamente, estaban ordenados en masa, de izquierda a derecha, pero para los estados de neutrinos muy mixtos, esa clasificación es, en el mejor de los casos, confusa. ¡El "rango de generación" no es un buen número cuántico! – Cosmas Zachos

Históricamente, el vínculo fue el resultado de la intuición física de Gellmann. Lo escuché hablar de este vínculo justo después del descubrimiento del tau y el quark encantado y esto lo llevó a predecir los quarks b y t. No recuerdo que haya dado ninguna razón física para la vinculación. –Lewis Miller