Quarks and flavours? A dissident interpretation of higher symmetries

Summary

In the framework of a model theory it is demonstrated that the spontaneous breakdown of fundamental symmetries in local quantum field theories leads to a dynamical rearrangement of the degrees of freedom of the basic-field operators in such a way that a larger set of effective local Bose and Fermi field operators is generated, adapted for the phenomenological description of particles, which differ in their transformation property under the broken symmetries from the basic fields. In a nonlinear spinor theory of the Nambu type with a fundamentalSU ₂ isospin symmetry—as suggested by the gauge-type interactions—the effective fields can be classified according to anSU ₂ ⊗SU ₂ group with aU ₁ ⊗SU ₂ invariance subgroup. The phenomenological approximate higher symmetries are a direct consequence of the spontaneous breakdown of the fundamental symmetries. Natural dynamical interpretations offer themselves for many phenomenological features usually attributed to the quark model, like badly brokenSU ₄ andSU ₃ symmetries with well-conserved quantities «strangeness» and «charm», four different local constituent Fermi fields, eightfold way, low-lying boson and baryon octets, 2-constituent character of bosons, 3-constituent character of fermions and others. The constituent fields require no parastatistics, colour, confinement; they carry integral charges, and may have direct physical manifestations. Investigations of the asymmetry effects suggest a simple explanation of why «strangeness» and «charm» in lowest order are only violated in charged currents, and point a way for a dynamical determination of the Cabibbo angle.

Riassunto

Nel contesto di una teoria modello si dimostra che la rottura spontanea di simmetrie fondamentali nelle teorie dei campi quantici locali porta ad un riordinamento dinamico dei gradi di libertà degli operatori dei campi di base in modo tale che si genera un sistema più grande di operatori di campi efficaci locali di Bose e di Fermi, adattati alla descrizione fenomenologica di particelle che differiscono dai campi di base nelle proprietà di trasformazione con simmetrie infrante. In una teoria spinoriale non linear del tipo di Nambu con una simmetria fondamentale di isospinSU ₂ — come suggerito dalle interazioni del tipo gauge i campi efficaci possono essere classificati in base a un gruppoSU ₂ ⊗SU ₂ con un sottogruppo di invarianzaU ₁ ⊗SU ₂. Le simmetrie fenomenologiche approssimate più alte sono una conseguenza diretta della rottura spontanea delle simmetrie fondamentali. Interpretazioni dinamiche naturali si prestano per molte caratteristiche fenomenologiche generalmente attribuite al modello a quark come: simmetrieSU ₃ eSU ₄ malamente infrante con quantità ben conservate, « stranezza » e « charm », quattro diversi campi di Fermi costituenti locali, la ottuplice via, ottetti di barioni e bosoni giacenti in basso, carattere a 2 costituenti dei bosoni, carattere a 3 costituenti dei fermioni ed altre. I campi costituenti non richiedono parastatistica, colore, confinamento; portano cariche intere e possono avere manifestazioni fisiche dirette. Studi degli effetti di asimmetria suggeriscono una semplice spiegazione del fatto che la « stranezza » e il « charm » nell’ordine più basso siano violati solo in correnti cariche e indicano un modo per la determinazione dinamica dell’angolo di Cabibbo.

Реэюме

В рамках модельной теории покаэывается, что спонтанное нарущение фундаментальных симметрий в локальных квантовых теориях поля приводит к динамической перегруппировке степеней свободы операторов баэисного поля таким обраэом, что воэникает более щирокая система зффективных локальных полевых операторов Боэе и Ферми типа, приспособленных для феноменологического описания частиц. Причем зти операторы отличаются по свойствам преобраэований относительно нарущенных симметрий от операторов баэисных полей. В нелинейной спинорной теории типа Намбу с фундаментальнойSU ₂ иэоспиновой симметрией — как предполагается, благодаря вэаимодействиям калибровочного типа, — зффективные поля могут быть классифицированы в соответствии сSU ₂ ⊗SU ₂ группой сU ₁ ⊗SU ₂ инвариантной подгруппой. Феноменологические приближенные высщие симметрии представляют прямое следствие спонтанного нарущения фундаментальных симметрий. Предлагается естественная динамическая интерпретация феноменологических особенностей, обычно приписываемых в кварковой модели, таких как: сильно нарущенныеSU ₄ иSU ₃ симметрии с сохраняюшимися величинами: « странностью » и « щармом », четыре раэличных локальных составляюших Ферми-поля, восьмеричный путь, ниэколе-жашие октеты боэонов и барионов, двух-компонентный характер боэонов, трех-компонентный характер фермионов и др. Составляюшие поля не требуют пара-статистики, цвета, удержания; они имеют целые эаряды и могут иметь непосредственный фиэический смысл. Исследования зффектов асимметрии предполагают простое общяснение, почему « странность » и « щарм » в инэщем порядке нарущаются только в эаряженных токах, и укаэывают метод для динамического определения угла Кабиббо.