On the τ-Lepton in general relativity

Summary

Earlier studies of elementary-particle physics from general relativity revealed that 1) fermion matter fields in a curved spacetime occur naturally in mass doublets, determined explicitly by geometrical fields that represent other matter in the domain of the « observed » particle, and 2) in the asymptotic limit toward (though not reaching !) a flat space-time, the masses of all fermion fields lie in an (approximately) discrete spectrum. Within the context of this theory, the electron-muon masses were calculated as an elementary mass doublet and the muon lifetime was determined. It was found that the theoretical predictions agree with the data when the muon is an electron in the neighborhood of single, electromagnetically excited particle-antiparticle pair; the lifetime of the muon is then that of the excited neighboring pair in a dens « physical vacuum » of other background pairs. In this paper, the po sibility is considered that the empirical data on the τ-lepton relate to a higher-valued mass eigenvalue in general relativity, physically achieved by the simultaneous excitation of two pairs in the vicinity of the « observed » electron. It is found that with this model of the τ-lepton, the ratio of its lifetime to that of the muon relates inversely to their mass ratio as T_τ/T_μ = (m_μ/m_τ)⁵, in approximate agreement with the empirical data. It is predicted further that higher-mass leptons must also exist,t′ t″, ..., corresponding to simultaneous excitations of three pairs, four pairs, ... in the vicinity of the observed electron, with lifetime ratiosT _τ′/T_μ, T_τ″/T_μ, ... that depend on inverse mass ratios as(m _μ /m_τ′)⁸,(m _μ/m_τ′ ¹¹, ... in such a specific sequence of powers of these ratios.

Riassunto

Studi precedenti di fisica delle particelle elementari dalla relatività generale hanno messo in luce che 1) i campi di materia fermionici in uno spazio-tempo curvo si trovano naturalmente in doppietti di massa, determinati esplicitamente dai campi geometrici che rappresentano altra materia nel dominio delle particelle osservate e 2) nel limite asintotico verso (sobbone non lo si raggiunga) uno spazio-tempo piatto, le masse di tutti i campi fermionici si trovano in uno spettro discreto (approssimativamente). Nel contesto di questa teoria le masse elettrone-muone sono state calcolate come doppietto di massa elementare ed è stata determinata la vita media del muone. Si è trovato che le previsioni teoriche sono in accordo con i dati quando il muone è un elettrone in prossimità di una singola coppia elettromagneticamente eccitata particella-antiparticella; la vita media del muone è quindi quella della coppia vicina eccitata in un denso vuoto fisico di altre coppie di background. In questo lavoro, si considera la possibilità che i dati empirici sul leptone τ siano in relazione con un autovalore di massa eon valore piú alto nella relatività generale, ottenuto fisicamente dall’eccitazione simultanea di due coppie in prossimità dell’elettrone osservato. Si trova che con questo modello del leptone τ, il rapporto tra la sua vita media e quella del muone è correlato inversamente col rapporto tra le loro masse:T _τ/T_μ → (m_μ/m_τ)⁵, in accordo approssimato con i dati empirici. Si prevede inoltre che devono anche esistere leptoni con massa maggiore,τ′, τ″, corrispondenti a eccitazioni simultanee di tre coppie, quattro coppie in prossimità dell’elettrone osservato, con rapporti tra tempi di vitaT _τ′/T_μ, T_τ″/T_μ, ... che dipendono dai rapporti di massa inversi come(m _μ/m_τ)⁸,(m _μ/m_τ″)¹¹ in questa sequenza specifica di potenze di questi rapporti.

Резюме

Ранние исследования по физике элементарн ых частиц в рамках общей теории относительно сти показали, что 1) пол я фермионного веществ а в искривленном пространстве-времен и естественно оказыв аются массовыми дублетами, определенными явно геометрическим и полями, которые пред ставляют другое вещество в области « наблюдаемы х » частиц, и 2) в асимпто тическом пределе (хотя и не дост ижимом) плоского пространст ва-времени массы всех фермионных полей расположены (приблизительно) в дис кретном спектре. В рам ках этой теории вычисляются массы электрона и мюо на, как элементарного массового дублета, и определяет ся время жизни мюона. Пол учено, что теоретичес кое предсказание соглас уется с данными, когда мюон пр едставляет электрон в окрестности отдельн ой, электромагнитно возбужденной пары « ч астица-античастица »; время жизни мюона есть время жизни возбужде нной пары в плотном « ф изическом вакууме » других фоно вых частиц. В этой статье р ассматривается возм ожность что эмпирические данные о тау-лептоне связаны с большими величинам и собственного значен ия массы в общей теории относит ельности, которое физ ически достигается при одно временном возбуждении двух пар в окрестности « наблю даемого » электрона. Получаетс я, что в этой модели тау-л ептона отношение вре мени жизни тау-лептона к времени жизни мюона связано с обратным отношением масс: Т_τТ_μ =(m _μ/m_τ)⁵, что прибли зительно согласуется с эмпири ческими данными. Предсказывается, что должны существовать также л ептоны с большими мас сами, τ′, τ′, ... которые соответству ют одновременному возб уждению трех пар, четы рех пар, ... в окрестности наблюда емого электрона, с отношени ями времен жизниT _τ′/T_μ, T_τ″/T_μ,..., которые связан а с обратными отношени ем масс, как(m _μ/m_τ′)⁸, (m_μ/m_τ″)¹¹,..., т.е. в виде спехш фической последовательности степеней отношений м асс.