En el modelo estándar de la física de partículas, hay tres generaciones de quarks (up/down, strange/charm y top/bottom), junto con tres generaciones de leptones (electrón, muón y tau). Todas estas partículas han sido observadas experimentalmente, y no parece que hayamos visto nada nuevo en esta línea. A priori, esto no elimina la posibilidad de una cuarta generación, pero los físicos con los que he hablado no creen que sean probables generaciones adicionales.
Pregunta: ¿Qué tipo de razones teóricas o experimentales tenemos para esta limitación?
Una de las razones que escuché de mi compañero de oficina es que no hemos visto nuevos neutrinos. Los neutrinos parecen ser lo suficientemente ligeros como para que si el neutrino de otra generación es demasiado pesado para ser detectado, entonces los quarks correspondientes serían lo suficientemente masivos como para que la nueva física pudiera interferir con su existencia. Esto sugiere la siguiente pregunta: ¿existe una regla general que relacione las masas de los neutrinos con las de los quarks, o un neutrino excepcionalmente pesado sólo tendría un aspecto extraño, pero por lo demás estaría bien con nuestro estado actual de conocimientos?
Otra razón que he oído tiene que ver con el acoplamiento Yukawa entre los quarks y el campo de Higgs. Aparentemente, si las masas de los quarks son mucho más grandes que la masa del quark superior, el acoplamiento se vuelve lo suficientemente fuerte como para que la teoría QCD no pueda describir con precisión la teoría resultante. Mi conjetura es que esto significa realmente que las expansiones perturbadoras en los diagramas de Feynman ni siquiera pretenden converger, pero que no necesariamente elimina las técnicas alternativas como la QCD de celosía (de la que no sé nada).
Se agradecerían razones adicionales, y cualquier palabra o referencia (cuanto más matemática, mejor) que ayude a iluminar los párrafos anteriores estaría bien.
