¿Qué parámetros son necesarios para describir completamente una partícula fundamental?

Entonces, una partícula fundamental, según una definición de Wigner, es aquella que se transforma como una representación irreducible del grupo de Poincaré.

Esta es solo una definición de espacio plano, por supuesto, y simplemente ignoraré la supersimetría y el superespacio aquí.

Esto significa que la masa y el giro serán parámetros básicos necesarios para describirlo. Estos números están relacionados con los valores de los operadores casimáticos cuadráticos (momentum al cuadrado) y cuárticos (vector Pauli-Lubanski) del grupo en la representación del grupo al que pertenece la partícula.

Además, puede haber una serie de otros parámetros necesarios para describir una partícula fundamental, asociada con las llamadas simetrías internas: las diversas cargas de una partícula.

Así que creo que su pregunta señala un hecho que de hecho es muy interesante: estos parámetros no parecen ser muy diferentes de los parámetros necesarios para describir completamente los diversos tipos conocidos de soluciones de agujeros negros para las ecuaciones de Einstein, al menos como se ve desde el exterior del agujero negro.

Creo que depende de la teoría con la que se describe las interacciones de la partícula. Por ejemplo, para un cuerpo que cae en un campo gravitacional, la carga eléctrica no es tan importante como la masa inercial. Para interacciones fuertes, la carga de color es generalmente más importante que la carga eléctrica (o la masa para el caso).
Entonces, para las partículas fundamentales, uno tiene al menos un tipo de carga para cada grupo de simetría en la teoría. En el modelo estándar de física de partículas, eso significa al menos carga eléctrica, carga de color y otros números cuánticos. Luego hay spin y masa. Y si su partícula no está en reposo, debe agregar el impulso lineal a la mezcla. Hay una discusión útil en la página de users.jyu.fi.

Acercándome desde la otra dirección, si pongo mi mano en la bolsa y extraigo una partícula al azar, debe ser un quark (u, d, c, s, t, b) o un leptón (e, mu , tau, Ne, Nmu, Ntau) o un bosón (fotón, gluón, W +, Z, higgs). Eso es 17. Si no es uno de estos, entonces has descubierto algo nuevo para la ciencia y puedes ir directamente a Estocolmo.

Por lo tanto, necesita poco más de cuatro bits de información para decir qué partícula tiene; un bit para especificar si tiene la partícula o su antipartícula; un bit para especificar si está girando hacia arriba o hacia abajo (o H o V polarizado); dos bits para especificar su color (rojo, verde, azul, n / a); y luego N-bits para especificar su posición / momento (hasta el límite que Heisenberg te deja ir).

Hay un poco de duplicación, arriba (no todas las partículas tienen todos esos conceptos aplicables a ellas). Pero tienes la idea de a dónde estaba tratando de ir.

Hmm, veamos: masa y giro definitivamente, y acoplamientos (carga eléctrica, isospin débil y carga de color). Y luego, para los quarks y los neutrinos, debe conocer la matriz de mezcla, de lo contrario no puede describirlos completamente (cosas como la vida útil de los quarks pesados ​​dependen de la mezcla).