II. Bisheriger Preonenmodelle
Zur Erklärung des Standardmodells der Elementarteilchenphysik gibt es seit 1974 Bestrebungen die Elementarteilchen zusammengesetzt aus noch kleineren Bausteinen zu betrachten.
1974 Preonenmodell
--- = Elektron, +++ = Positron, ++O = Up-quark, -OO = Downquark
J.C. Pati und A. Salam haben 1974 im Physikal Revue[1] die Idee veröffentlicht, dass sich die Ordnung des SM mit Preonen nachbilden lässt. Sie sollen in drei Varianten mit einer positiven oder negativen Drittelladung und einer ungeladenen vorkommen. Zwei positive Preonen und ein neutrales ergeben die Ladung des Upquarks. Ein negatives und zwei neutrale ergeben die Ladung des Downquarks mit -1/3 eV Ladung. Drei positive Preonen ergeben das Positron, drei negative das Elektron und drei neutrale das Neutron. Auf dieser Grundidee bauen die Preonenmodelle verschiedener Autoren auf.[2]
1979 Rishon Modell
TTT = Positron, TTV, TVT, VTT = u-Quark Farben
Harari[1] und M. Shupe[2] haben voneinander unabhängig zeitgleich sehr ähnliche weiterführende Modelle vorgestellt. Sie erklärten die Quarks, deren elektrische Ladung und die Ursache und Wirkung der Farbladungen mit Preonen.
Erweitert wurde es auf Leptonen von Harari 1979[3]. Zusammen mit seinem Studenten Nathan Seiberg entwickelte er 1982 daraus das Rishon- Modell.[4] Sie bezeichnen die Preonen als Rishonen. Das geladene Tohu (T) und das ungeladene Vohu (V) sind aus dem Hebräischen für Wüst und Leer entlehnt. Dieses Modell blieb wie deren Vorgänger rein kombinatorisch. Die Struktur und Herkunft der Rishonen selbst wurden nicht erklärt.
2005 Helon Modell
Sundance O. Bilson–Thompson hat 2005, 2008 (V2) mit dem Helonmodell[5] das kombinatorische Rishonen Modell in ein topologisches Modell übertragen. Die Preonen werden dabei als Helonen bezeichnet. Sie setzen sich aus je zwei in sich verdrehten tweedles (Bänder) zusammen. Nach dem Kinderreim, tweedle dum tweedle dee werden linksdrehende Dee (E) und das rechtsdrehende Dum (U) bezeichnet. E und U sind immer paarweise zu Helonen verflochten. Daraus ergeben sich die möglichen Kombinationen mit Drittelladungen bzw. ohne Ladung. EE zu H+, UU zu H- und EU zu H0. Je drei Helonen verbinden sich zu braids in den Kombinationen H+H+ H+, H- H-H-, H+ H+H0, H- H0 H0, H+H0 H0, H+H+H0, H- H-, H0. Das gleichzeitige Auftreten von H+ und H- in einem Triplet ist nicht möglich. Als Fermionen und Leptonen sind Helonen miteinander verflochten, als Bosonen unverflochten. Das Photon unterscheidet sich vom Z0- Boson durch seine entgegengesetzte Händigkeit. Die Braids sind am oberen und am unteren Ende miteinander verbunden. Damit ergeben sich die Elementarteilchen der ersten Generation und deren Antiteilchen aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik.
Das Helon-Modell erklärt durch die topologische Darstellung, warum geladene Fermionen in zwei verschiedenen Helizitäten vorkommen, während Neutrinos nur in einer. Es zeigt, dass die Anzahl der Quarks und Leptonen bei der schwachen Wechselwirkung erhalten bleiben. Das Helonmodell erklärt die Generationen der Elementarteilchen und dass Neutrinos und geladene Leptonen nur innerhalb derselben Generation miteinander interagieren.
2006 [V1], 2007 [V2] Knotenmodell der Elementarteichen
Sundance O. Bilson Thompson hat zusammen mit Fotini Marcopoulu und Lee Somlin 2006 das Papier „Quantum Gravity and the Standard model“ als Weiterentwicklung des Helon-Models veröffentlicht.[1] Die Knoten bestehen aus quantisierten Röhren und haben dadurch ein Volumen. Die linke Helizität entspricht einer negativen Ladung, die rechte einer positiven Ladung.
Im Helon-Modell wurden noch isolierte Teilchen beschrieben. In dem vorgenannten Papier sind sie wesentlich differenzierter räumlich dargestellt. Die Braids sind jetzt an den Fußpunkten mit anderen Braids verbunden. Sie werden eingebettet in eine hintergrundunabhängige Quanten Gravitationstheorie. Die Bindungsmechanismen werden in der Planckskala beschrieben, weit unterhalb einer Größenordnung in der eine effektive Feldtheorie eine gute Beschreibung wäre. Die Bindungen bestehen hier nicht aus Feldern, sondern aus Quantenphänomenen. Das Helonmodell wurde mit der Loop-Quanten-Gravitation (LQG) und mit Spin-Foam-Modellen in Beziehung gebracht. Sie sind charakterisiert durch Verknotung, Verlinkung von Schleifen und Graphen. Elementarteilchen entsprechen hier Netzknoten oder Knoten-Kombinationen.
2018 Elementarmodell
Das hier vorgestellte Elementarmodell ermöglicht eine geometrisch anschauliche Darstellung der elementaren Physik. Es geht von links- und rechtsdrehenden torusförmigen Elementaren als kleinstmögliche Teilchen aus. Sie entstehen aus der Quantenfluktuation. In mehreren Phasenwechseln addieren sie sich zu Helix-Ringen, die sich beim Urknall jeweils paarweise zu Doppelhelix Ringen verbinden. Die Typologie der Teilchen ergibt sich aus der Geometrie der ringförmigen Verkettung. Sie greifen wie Zahnräder ineinander. Durch die Helizität der Elementare sind nur bestimmte Abfolgen möglich. Aus der Kombinatorik ergeben sich die Elementarteilchen des erweiterten Standardmodells und eine anschaulichen Herleitung ihrer Eigenschaften und Wechselwirkungen. Die neu eingeführten Begriffe werden im gesamten Dokument kursiv geschrieben und im Glossar erläutert.
[1] H. Harari, Phys. Lett. B86, 83 (1979) A new quark model für hadrons
[2] M. Shupe, Phys. Lett. B86 (1979)
[3] H. Harari Phys Letters B 86 (1) 83-86 A schematic model of quarks and leptons (1979)
[4] H. Harari, N. Seiberg, Phys. Letters B 204 (1). 141 – 167 (1982) The rishon model
[5] Arxiv:hep-ph/053213v2 27 (Oct 2006) A topological model of composit preons