Hay seis quarks y seis leptones.
Para los quarks: arriba, abajo, extraño, encanto, arriba, abajo.
Para los leptones: electrón, muón, tau y un neutrino emparejado con cada uno.
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Hmm …
Seis y seis?
Hmm …
Parece que puede haber cierta simetría física subyacente allí, no solo una coincidencia. Preguntar si eso es así está muy relacionado con preguntar si la fuerza fuerte y la fuerza electro-débil pueden ser unificadas.
Entonces, los físicos comenzaron a buscar simetrías matemáticas simples que pudieran conectarse a una teoría de campo cuántico; las simetrías explicarían esta aparente simetría de quark / lepton. Había un candidato muy, muy atractivo: el grupo de simetría SU (5). Conectar esa simetría matemática fundamental en una teoría de campo se convirtió en la teoría de Glashow-Georgi.
Cuando haces las matemáticas (y WOW es mucha matemática …) la teoría predice doce X bosones. Esos bosones podrían convertir un quark en un leptón. Esto lleva a una predicción notable: si un quark más pesado podría convertirse en un leptón más ligero, los protones podrían descomponerse . Esta sería una nueva fuerza fundamental, que podría causar que uno de los quarks arriba o abajo dentro de un protón se descomponga en leptones.
Nadie ha observado que un protón se descomponga, pero esto no fue un problema para la teoría, al menos no al principio: los bosones X serían partículas extremadamente pesadas, por lo que esta nueva fuerza sería extremadamente débil y la descomposición de protones sería así extremadamente raro
Que raro Estúpido raro : las predicciones iniciales dieron una vida útil del protón de aproximadamente 10 ^ 31 años . Entonces, esencialmente no hay esperanza de ver un protón hasta que se descomponga para confirmar la teoría. Sin embargo , podría ver una gran colección de más de 10 ^ 31 protones y tener una buena probabilidad de que algunos se pudran. Esos experimentos fueron construidos, y todavía están funcionando hoy.
Ahora las malas noticias: esos experimentos ahora están muy atrasados para ver una descomposición de protones. La teoría básica de Glashow-Georgi ahora está recibiendo una paliza experimental. Pero, la idea más amplia no se ha descartado: todavía es posible que alguna versión modificada o más sofisticada de esta teoría pueda ser correcta, si predijera una vida útil más larga para los protones, más compatible con los experimentos atrasados.
Resumen rápido : los bosones X serían los portadores de una nueva fuerza fundamental, como las partículas W y Z son portadores de la fuerza débil y el fotón es el portador de la fuerza electromagnética. Esta fuerza sería parte de la unificación de la fuerza fuerte con la fuerza electro-débil. Esa unificación uniría partículas que sienten la fuerza fuerte con partículas que no sienten la fuerza fuerte, y así explicaría la aparente simetría de seis quark / seis leptones.
Bosón de Higgs : el Higgs es algo diferente. Hemos encontrado la simetría correcta que une la fuerza débil con el electromagnetismo. (Es Su (3).) Pero también necesitamos algo para dividir esa simetría en dos partes, dividiéndola en la parte débil y la parte electromagnética que observamos. El campo de Higgs (y el bosón recientemente descubierto asociado con él) hace ese trabajo.
Si esta hipótesis de X-boson y SU (5) – o alguna versión más elegante de la misma – resulta ser correcta, entonces tendría que haber algo que rompa esa simetría propuesta de fuerte electroválvula en la parte fuerte y la parte electro-débil que observamos Por lo tanto, también hay algunas ideas de ruptura de simetría muy parecidas a Higgs vinculadas con las teorías del bosón X y SU (5), pero con mucha, mucha más energía.
