Ero sivun ”Preoni” versioiden välillä

Standardimalli, joka on nykyisin vallitseva malli hiukkasfysiikassa, yksinkertaisti tilannetta näyttämällä, että valtaosa havaituista hiukkasista, joita havaittiin yhä suorituskykyisemmissä hiukkaskiihdyttimissä, oli teorian mukaan vain yhdistelmiä kvarkeista. Lisäksi leptonien eri muodot elektroni, myoni, tau, elektronin neutriino, myonin neutriino, taun neutriino ja näiden hiukkasten antihiukkaset selkeyttivät tilannetta.

[[File:Standardimalli.svg|thumb|right|300px|<small>Standardimalli. Huomaa vasemmalta oikealle luettaessa kasvava fermionien massa, mikä voi olla vihje sisäisestä hienorakenteesta.<ref>{{Lehtiviite | Tekijä = Don Lincoln | Otsikko = Inner life Of Quarks | Julkaisu = Scientific American | Ajankohta = Marraskuu 2012 | Numero = 22 | Sivut =39 | www = http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-inner-life-of-quarks | Kieli = {{en}}}}</ref></small>]]

 

 

Standardimallilla on myös ongelmia, mitä ei ole täysin ratkaistu. Esimerkiksi gravitaatiolle ei ole keksitty toimivaa kvanttitason kuvaavaa teoriaa (katso [[Kvanttigravitaatio]]). Vaikka jotkut mallit olettavat gravitonin olemassaoloa niin kaikki yritykset tuottaa sisäisesti ristiriidaton teoria malleihin perustuen ovat epäonnistuneet. Lisäksi massa on edelleen mysteeri standardimallissa. Kalman huomauttaa<ref>{{lehtiviite | Tekijä = Kalman, Calvin S. | Otsikko =Why quarks cannot be fundamental particles | Ajankohta = 1981 | Julkaisu =Nuclear Physics B| Vuosikerta = 142 | Sivut = 235–237 | Doi = 10.1016/j.nuclphysbps.2005.01.042 | www = http://arxiv.org/abs/hep-ph/0411313v1 | www-teksti = arXiv | Viitattu =16.9.2015 | Kieli ={{en}} }}</ref>, että atomismin opin mukaan perusluonteisten alkeishiukkasten pitää koostua jakamattomista ja muuttumattomista perusosasista. Kvarkit, elektronit ja välittäjähiukkaset eivät ole tuhoutumattomia vaan ne muuttavat muotoaan. Esimerkiksi protoni ja elektroni voi muuttua [[Elektronisieppaus|elektronisieppauksen]] takia neutroniksi ja elektronin neutriinoksi. Mikäli alkeishiukkaset ovat jakamattomia niiden pitäisi koostua jostain perustavanlaatuisemmista osasista.

==Motivaatiot==

*Preonitutkimuksilla on taustalla halu selittää tunnetut faktat uudella tavalla.

*Selittää syyt suurille massaeroille, joita havaitaan oletettujen alkeishiukkasten kohdalla elektronin neutriinosta ylös-kvarkkiin.

 

==Historia==

 

 

Hans Dehmelt luonnehti 1989 aineen syvimmäksi perusrakenteeksi [[Cosmon]]-nimisen hiukkasen, millä on määriteltävät ominaisuudet, mikä on pitkän, mutta rajallisen – yhä pienemmiksi muuttuvien alkeishiukkasten – ketjussa päätepiste.<ref>{{Verkkoviite | nimeke = Experiments with an Isolated Subatomic Particle at Rest | tekijä = Dehmelt, H.G. | osoite = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/dehmelt-lecture.html | julkaisija = [[Nobel-säätiö]] | ajankohta =8.12.1989 | viitattu = 15.9.2015 | kieli ={{en}} }}</ref>

 

 

Muita ehdotuksia on mm 1977 Terzawa, Chikashige ja Akaman julkaisema artikkeli<ref>{{lehtiviite | Tekijä =Terazawa, H., Chikashige, Y., ja Akama, K. | Otsikko =Unified model of the Nambu-Jona-Lasinio type for all elementary particles | Ajankohta =1977 | Julkaisu =Physical Review D| Vuosikerta = 15 | Numero = 2| Sivut = 480–487 | Doi =10.1103/PhysRevD.15.480 | Viitattu =15.9.2015 | Bibcode = 1977PhRvD..15..480T | Kieli = {{en}}}}</ref>. Samankaltaisia, mutta näistä riippumattomia artikkeleita on muun muassa 1979 julkaissut Ne'eman,<ref>{{lehtiviite | Tekijä = Ne'eman, Y. | Otsikko = Irreducible gauge theory of a consolidated Weinberg-Salam model | Ajankohta =1979 | Julkaisu =Physics Letters B| Vuosikerta = 81 | Numero =2 | Sivut =190–194 | Doi =10.1016/0370-2693(79)90521-5 | Viitattu =15.9.2015 | Bibcode = 1979PhLB...81..190N | Kieli ={{en}} }}</ref>, Harari,<ref>{{lehtiviite | Tekijä =Harari, Haim. | Otsikko =A schematic model of quarks and leptons | Ajankohta =10.9.1979 | Julkaisu =Physics Letters B| Vuosikerta = 86 | Numero =1 | Sivut =190–194 | Doi =10.1016/0370-2693(79)90626-9 | Viitattu =15.9.2015 | Bibcode = 1979PhLB...86...83H | Kieli = {{en}} }}</ref> Shupe,<ref>{{lehtiviite | Tekijä = Shupe, M.A. | Otsikko =A composite model of leptons and quarks | Ajankohta = 10.9.1979 | Julkaisu =Physics Letters B| Vuosikerta = 86 | Numero =1 | Sivut = 87–92 | Doi =10.1016/0370-2693(79)90627-0 | Viitattu =15.9.2015 | Bibcode = 1979PhLB...86...87S | Kieli ={{en}} }}</ref> 1981 julkaistu artikkeli jonka tekijöinä on Fritzsch ja Mandelbaum,<ref>{{lehtiviite | Tekijä = Fritzsch, H. & Mandelbaum, G. | Otsikko = A composite model of leptons and quarks | Ajankohta = 1981 | Julkaisu =Physics Letters B| Vuosikerta = 102 | Numero = 5 | Sivut =319 | Doi =10.1016/0370-2693(81)90626-2 | Viitattu =15.9.2015 | Bibcode = 1981PhLB..102..319F | Kieli ={{en}} }}</ref> 1992 D'Souza ja Kalmannin julkaisema kirja,<ref>D’Souza ym.</ref> Dugnen, Fredrikssonnin, Hansson ja Predazzin julkaisema artikkeli 1998<ref name="EPL1" />, joka myöhemmin julkistettiin kolmannen kerran vertaisarvioituna European Physical Journal – tiedejulkaisussa 2002<ref>{{lehtiviite | Tekijä =Dugne, Jean-Jacques, Fredriksson, Sverker, Hansson, Johan | Otsikko = Preon trinity?A schematic model of leptons, quarks and heavy vector bosons | Ajankohta =2002 | Julkaisu =EPL (Europhysics Letters) | www = http://arxiv.org/abs/hep-ph/0208135 | www-teksti = arXiv | Vuosikerta =60 | Numero = 2 | Doi = 10.1209/epl/i2002-00337-8 | Viitattu =30.9.2015 | Kieli ={{en}} }}</ref>. Tekijöistä Predazzia ei mainita 2002 julkaisussa, Bilson-Thompsonin julkaisema artikkeli 2005<ref name="top" />, de Souzan tekemä tutkielma 2008,<ref name="Pri" /> ja Wesenbergin 2014 julkaisema tutkielma.<ref name="PM29">{{Lehtiviite | Tekijä = Grunde Haraldsson Wesenberg | Otsikko = Preon Models in Particle Physics| Julkaisu = Norwegian University of Science and Technology – Department of Physics | Ajankohta = Kesäkuu 2014 | Sivut =29–38 | Selite = Verkkojulkaisu| www = http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:740995/FULLTEXT01.pdf| Kieli = {{en}}}}</ref>. Yksikään näistä ei tullut yleisesti hyväksytyksi fyysikoiden keskuudessa.

 

 

 

==Rishon malli ja Haplon malli==

 

{| class="wikitable"

|}

 

 

Jos preoneja on ne ovat kooltansa pienempiä kuin noin <math>\approx 5 \cdot 10^{-19}\ m</math><ref>{{Verkkoviite | osoite = http://arxiv.org/pdf/1202.5535.pdf | nimike = Search for quark compositeness in dijet angular distributions from pp collisions jne. | ajankohta =22.12.2014 |Julkaisija =European Organization for Nuclear Research (CERN) | Selite = arXiv.org, s.7 ''"Table 2"''| kieli = {{en}} }}</ref>.

Muita mainittavia malleja ovat muun muassa:

* Pati-Salam malli<ref name="P&S275–289" /><ref>{{Lehtiviite | Tekijä = Grunde Haraldsson Wesenberg | Otsikko = Preon Models in Particle Physics| Julkaisu = Norwegian University of Science and Technology – Department of Physics | Ajankohta = Kesäkuu 2014 | Sivut =15–17 | Selite = Verkkojulkaisu| www = http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:740995/FULLTEXT01.pdf| Kieli = {{en}}}}</ref>

* Yasuè Malli<ref name="DSouza77">D’Souza ym. s. 77–78</ref>

* Primon malli<ref name="Pri" />

 

==Kritiikki==

[[File:Kolmeluokkaa.png|thumb|right|300px|<small>Kolme aineen luokkaa.</small>]]

 

 

Hiukkasfysiikassa esiintyy muutenkin tilanteita, jossa hiukkasten massa on vähemmän kuin ne erikseen mitattuna. Tätä kutsutaan [[Massavaje|massavajeeksi]]. Esimerkiksi vetyatomin massa on himpun verran pienempi kuin elektronin ja protonin erikseen. Ydinhiukkasten kohdalla massavaje voi nousta muutamiin prosentteihin niiden kokonaismassoista. Massavajeessa pieni osa massaa muuntuu hiukkasten sidosenergiaksi.

 

 

Erojen havainnollistamiseksi: esim. 100 GeV – 200 GeV (gigaelektronivolttia) – tai enemmän – olisi yksittäisen preonin energiamäärä ja yksittäisen elektronin 0,0005 GeV.<ref>{{Kirjaviite | Tekijä =Jacob D. Bekenstein, Raphael Mechoulam | Nimeke = Albert Einstein Memorial Lectures | Selite =Artikkeli "The Structure of Quarks and Leptons" s. 47–79 Tekijä: Haim Harari | Julkaisupaikka =Singapore | Julkaisija = World Scientific Publishing, The Israel Academy of Sciences and Humanities | Vuosi =9.5.2012 | Sivut =71 | Isbn =978-981-4329-42-2, 978-981-4329-43-9 ja 978-981-4452-11-3 | Kieli = {{en}}}}</ref><ref>{{Kirjaviite | Tekijä =A. V. Ling | Nimeke = Focus on Boson Research | Sivu =137 | Selite =Katso kohta, jossa mainitaan gigaelektronivoltti | Julkaisija = Nova Science Publisher | Vuosi = 15.5.2005 | Isbn = 1-59454-520-0 | Kieli = {{en}}}}</ref>

 

===Teorioiden ristiriitaisuudet===

 

Preonimalleista puhuttaessa on myös hyvä pitää mielessä, että ne ovat prototyyppejä ja moni niistä on muunnelmia parhaiten tunnetuista malleista – ja usein jakavat myös samat puutteellisuudet kuin alkuperäisteoriat. Useimmissa teorioissa on vain yksi sukupolvi hiukkasia ja muut hiukkaset ovat virittyneitä versioita (korkeampaan energiatilaan siirtyneitä preoneita). Yksi tyypillisemmistä ongelmista useimmissa malleissa on ei-halutut eksoottiset hiukkaset joita ei ole löydetty luonnossa. Ei myöskään tiedetä yhtään menetelmää, jota seurattaessa (edes teoriassa) saataisiin rakennettua sisäisesti ristiriidaton malli.<ref name="DSouza69-70" />

 

 

Hiukkasten ”pilkkomista” ei voida kuitenkaan jatkaa rajattomasti. Mitä syvemmälle niiden rakennetta tutkitaan sitä enemmän tarvitaan energiaa. Hiukkaskiihdyttimen erotuskyvyn (”suorituskyvyn”) määrää kiihdytettävien hiukkasten nopeus. Nopeus taas riippuu saatavasta kiihdytysenergiasta. Hiukkasten kiihdyttämiseen tarvittavan energian tuottamisessa törmätään johonkin rajaan (hiukkasilmaisimet, massan kasvu, laitekoko, hinta, tekniset ratkaisut).<ref name="Fysiikka5" />