¿Por qué el $1/2$ spin fundamentales de los fermiones (electrones, quarks y neutrinos) los divide en tres variantes que difieren sólo en la misa, mientras que el entero de vueltas de la masa fundamental de los bosones (por ejemplo, los fotones y gluones) causa no hay tal división?
Si los bosones había misa, ellos también se divide en tres generaciones?
El número de bosones de gauge está restringido por simetría: una teoría dada con una cierta invarianza de norma admite como muchos de los bosones de gauge, ya que hay generadores de la correspondiente grupo gauge. Por ejemplo, hay un generador de $\mathrm{U}(1)$, lo que resulta en la existencia de un fotón. $\mathrm{SU}(3)$ admite ocho generadores, los cuales producen ocho gluones. Esto es cierto, sin referencia alguna a las generaciones. Con respecto a la partícula de Higgs, no está del todo claro que no existe una sola partícula.
El número de fermionic (la materia), las partículas del Modelo Estándar no es dictada por el medidor de simetría y, en principio, se podría construir un modelo con menos o más generaciones. A la pregunta de por qué hay exactamente tres generaciones es todavía un problema abierto, incluso en la teoría de cuerdas.
Hay dos cosas que definen una física de partículas (modelo a bajas energías). El primero es el grupo gauge G queremos que el modelo sea simétrico bajo. Para el Modelo Estándar (SM) hemos creado este a $G=SU(3)\times SU(2)\times U(1)$ (para la buena experimental razones!). Esta forma única de determinar el número de bosones de gauge necesarios para que el modelo sea consistente.
El segundo ingrediente es el contenido de la materia, es decir, cómo muchos de los fermiones y los campos escalares queremos el modelo para incluir. En el SM elegimos 3 generaciones de fermiones (esto incluye los leptones, quarks y sus CP socios) y 1 escalares (campo de Higgs).
A partir de un bajo punto de vista energético, las dos opciones son completamente independientes y podemos elegir lo que nos gusta. Por ejemplo, es posible tener un modelo con $SU(5)$ medidor de simetría y no importa en absoluto, etc...
Sin embargo, la OP no es el único que no está satisfecho con esta aparente falta de simetría en el tratamiento de fermiones y bosones. La mayoría de los físicos sería, de hecho, de acuerdo en que deberíamos intentar encontrar una descripción unificada y la esperanza de que la naturaleza tiene una mayor simetría en un nivel más profundo. Las teorías más allá del Modelo Estándar son, de hecho, a raíz de ese enfoque. El mejor estudiado ejemplo son las teorías supersimétricas en el que cada bosón/fermión tiene un superpartner que es un fermión/bosón. En este teorías, la simetría de los números es restaurado!
Con todo, para responder a preguntas como el número de generaciones en el SM, las masas de los fermiones, etc usted necesita un candidato para una teoría completa a altas energías y las respuestas dependerán de este candidato. La teoría de cuerdas es considerado el más exitoso marco de este trabajo y de la cadena de modelos en efecto, hacer predicciones concretas acerca de (entre otras cosas) el número de generaciones que se deben observar. Por desgracia, hay demasiados modelos (vaccua) para elegir y no hay manera obvia de hacer la elección...
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
