Advertisement

Il Nuovo Cimento A (1971-1996)

, Volume 26, Issue 1, pp 72–83 | Cite as

On fermion number and its conservation

  • J. C. Pati
  • A. Salam
  • J. Strathdee
Article

Summary

We raise the question if the fermion number (F = B + L) is absolutely conserved. Neutrinoless double-β-decay experiments give upper limits on ¦ΔL¦ = 2 transitions. Experiments on the stability of the deuteron against decay into pions would give analogous limits on ¦ΔB¦ = 6 transitions, while proton stability experiments set limits on ¦δF¦ = 0, ΔB = - ΔL as well as on transitions involving ¦ΔF¦ 0. HereB = + 1 for (integer or zero charge) quarks,B = -1 for antiquarks, whileL is the lepton number. Remarking that the maximal symmetry group for the kinematic-energy terms of a set ofn four-component Dirac fields isSU2n rather than U1 xSULn XSURn (with the extra gauge currents carrying fermion number ±2), we briefly investigate the possibility of constructing spontaneously broken gauge theories where the fermion number appears as a non-Abelian generator.

О числе фермионов и со хранение числа ферми онов

Резюме

Исследуется вопрос, я вляется ли число фермионов (F=B+L) абсолютн о сохраняющейся велич иной. Эксперименты по двойному β-распаду без участия нейтрино дают верхни е пределы для|ΔL|=2 перех одов. Эксперименты по усто йчивости дейтрона по отношени ю к распаду на пионы да ли бы аналогичные пределы для|ΔB|=6 переходов, тогд а как эксперименты по устойчивости протон а устанавливают пределы на|ΔF|=0, ΔВ = - ΔL, а та кже на переходы, включ ающие |ΔF|≠0. В работе В=+1 для (цело го или нулевого заряд а) кварков, В = -1 для антикварков, тогда ка к L есть лептонное числ о. Замечая, что группа максималь ной симметрии для членов кинетической энерги и системы п четырех-компонентны х дираковских полей пр едставляет SU2n, а не U1×SULnSURn (с дополнительными калибровочными тока ми, которые изменяют ч исло фермионов на ±2), мы иссл едуем возможность констру ирования теорий со сп онтанно нарушенной калибров очной инвариантностью, в ко торых число фермионо в возникает, как неабелев генерат ор.

Riassunto

Si solleva la questione se il numero di fermioni (F = B + L) si conservi assolutamente. Si ottengono limiti superiori per le transizioni con ¦ΔL¦ = 2 da esperimenti sui decadimenti β doppi senza neutrini. Limiti analoghi sulle transizioni con ¦ΔB¦ = 6 si avrebbero da esperimenti sulla stabilità del deutone rispetto al decadimento in pioni, mentre da esperimenti di stabilità del protone si hanno limiti per ¦Φ¦ = 0, ΔB = -ΔL come pure per transizioni con ¦ΔF¦ 0. Qui si intende B= 1 per i quark (con carica intera o nulla),B = - 1 per gli antiquark, mentreL è il numero di leptoni. Tenendo presente che il massimo gruppo di simmetria per i termini dell’energia cinetica di un insieme din campi di Dirac a quattro componenti è SU2n piuttosto che U1 XSULn XSURn (con le correnti fuori gauge che portano il numero di fermioni ±2), si fa una breve ricerca sulla possibilità di costruire teorie di gauge interrotte spontaneamente in cui il numero di fermioni compare come un generatore non abeliano.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1)A).
    J. C. Pati andA. Salam:Phys. Rev. D,8, 1240 (1973);ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (1)B).
    Phys. Rev. D,10, 275 (1974).Google Scholar
  3. (2).
    J. C. Pati andA. Salam:Phys. Rev. Lett.,31, 661 (1973). See alsoH. Georgi andS. L. Glashow:Phys. Rev. Lett,32, 438 (1974);H. Quinn, H. Georgi andS. Weinberg:Phys. Rev. Lett.,33, 451 (1974). For the SU5-model discussed in these papers,F, B andL, though possible symmetries of the kinetic energy of part of the Lagrangian, are not symmetries of the full theory and baryon-lepton transitions are allowed through the gauge interaction.ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (3).
    A. S. Goldhaber andM. Nieto:Rev. Mod. Phys.,43, 277 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. (4).
    T. D. Lee andC. N. Yang:Phys. Rev.,98, 1501 (1955).ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. (5).
    F. Reines andM. F. Crouch:Phys. Rev. Lett.,32, 493 (1974).ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. (6).
    S. P. Rosen :Symmetries and conservation laws in neutrino physics, invited talk at theFourth International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics,Downingtown, Pa., April 26–28, 1974.Google Scholar
  8. (7).
    E. W. Hennecke, O. K. Manuel andD. D. Sabu:Phys. Rev. Lett, (to be published) ; see the discussion byH. Primakoff andS. P. Rosen:Phys. Rev.,184, 1925 (1969);E. Fiorini, A. Pullia, G. Bertolini, F. Cappellani andG. Restelli:Nuovo Cimento,13 A, 747 (1973).Google Scholar
  9. (8).
    Konopinski and Mahmoud:Phys. Rev.,123, 1439 (1961))Google Scholar
  10. (9).
    W. Pauli:Nuovo Cimento,6, 204 (1957);O. Hara, Y. Fujii andY. Ohnuki:Progr. Theor. Phys. (Kyoto),19, 129 (1958);F. Gursey:Nuovo Cimento,7, 411 (1958);B. Touschek:Nuovo Cimento,8, 181 (1958);A. Gamba andE. C. G. Sudarshan:Nuovo Cimento,10, 407 (1958);F. Gursey andM. Koca:Lett. Nuovo Cimento,1, 288 (1969). This group has been considered also byJ. D. Bjorken (unpublished) andJ. C. Ward, who has specifically emphasized the anomaly-free subgroupSp N (private communication).MathSciNetCrossRefGoogle Scholar
  11. (10).
    H. Fritzsch andP. Minkowski: preprint CALT 68-448,Universality of the basic interactions (1974).Google Scholar
  12. (12).
    A. Salam andJ. Strathdee: ICTP, Trieste, preprint IC/74/42 (to be published inPhys. Rev.) for a brief discussion.Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1975

Authors and Affiliations

  • J. C. Pati
    • 1
  • A. Salam
    • 2
  • J. Strathdee
    • 3
  1. 1.Department of Physics and AstronomyUniversity of MarylandUSA
  2. 2.International Centre for Theoretical PhysicsTrieste Imperial CollegeLondonEngland
  3. 3.International Centre for Theoretical PhysicsTriesteItaly

Personalised recommendations