Слабый изоспин

В физике элементарных частиц , слабые изоспиновой является квантовым числом , относящимся к слабому взаимодействию , и параллели идеи изоспина под сильным взаимодействием . Слабая изоспиновая обычно дается символ или с третьим компонентом записывается как , , , или . ^[а] Это может быть понято как собственное значение в виде оператора заряда .${\ displaystyle T}$${\ displaystyle I}$${\ Displaystyle Т _ {\ mathrm {z}}}$${\ displaystyle T_ {3}}$${\ displaystyle I _ {\ mathrm {z}}}$${\ displaystyle I_ {3}}$

Слабая изоспиновая закон сохранения относится к сохранению ; все слабые взаимодействия должны сохраняться . Он также сохраняется за счет электромагнитных и сильных взаимодействий . Однако одно из взаимодействий - с полем Хиггса . Поскольку вакуумное математическое ожидание поля Хиггса отлично от нуля, частицы взаимодействуют с этим полем все время, даже в вакууме. Это изменяет их слабый изоспин (и слабый гиперзаряд). Сохраняется только определенная их комбинация (электрический заряд). является более важным, чем T, и часто термин «слабый изоспин» относится к «3-му компоненту слабого изоспина».${\ displaystyle T_ {3}}$ ${\ displaystyle T_ {3}}$${\ displaystyle Q = T_ {3} + {\ tfrac {1} {2}} Y _ {\ mathrm {W}}}$${\ displaystyle T_ {3}}$

Связь с хиральностью [ править ]

Фермионы с отрицательной киральностью (также называемые «левыми» фермионами) имеют и могут быть сгруппированы в дублеты, которые ведут себя одинаково при слабом взаимодействии . По соглашению электрически заряженным фермионам присваивается тот же знак, что и их электрический заряд. ^[b] Например, кварки восходящего типа ( u , c , t ) имеют и всегда превращаются в кварки нижнего типа ( d , s , b ), которые имеют , и наоборот. С другой стороны, кварк никогда не распадается слабо на кварк того же${\ Displaystyle Т = {\ tfrac {1} {2}}}$${\ displaystyle T_ {3} = \ pm {\ tfrac {1} {2}}}$${\ displaystyle T_ {3}}$${\ displaystyle T_ {3} = + {\ tfrac {1} {2}}}$${\ displaystyle T_ {3} = - {\ tfrac {1} {2}}}$${\ displaystyle T_ {3}}$. Нечто подобное происходит с левыми лептонами , которые существуют в виде дублетов, содержащих заряженный лептон (е-, μ-, τ-) С и нейтрино (${\ displaystyle T_ {3} = - {\ tfrac {1} {2}}}$νе, νμ, ντ) с . Во всех случаях, соответствующий анти -фермионный имеют перевернутую хиральность ( «правая рука» антифермион) и обратный знак .${\ displaystyle T_ {3} = + {\ tfrac {1} {2}}}$${\ displaystyle T_ {3}}$

Фермионы с положительной хиральностью ( «правые» фермионы) и анти -fermions с отрицательной хиральностью ( «левые» анти-фермионами) имеет и образуют синглеты , которые не претерпевают слабые взаимодействия .${\ displaystyle T = T_ {3} = 0}$

Электрический заряд, , связан со слабым изоспином, , и слабым гиперзарядом , путем${\ displaystyle Q}$${\ displaystyle T_ {3}}$${\ Displaystyle Y _ {\ mathrm {W}}}$

${\ displaystyle Q = T_ {3} + {\ tfrac {1} {2}} Y _ {\ mathrm {W}}}$.

Левые фермионы в Стандартной модели ^[1]

Поколение 1			Поколение 2			Поколение 3
Фермион	Символ	Слабый изоспин	Фермион	Символ	Слабый изоспин	Фермион	Символ	Слабый изоспин
Электронное нейтрино	${\ Displaystyle \ ню _ {е} \,}$	${\ displaystyle + {\ tfrac {1} {2}} \,}$	Мюонное нейтрино	${\ displaystyle \ nu _ {\ mu} \,}$	${\ displaystyle + {\ tfrac {1} {2}} \,}$	Тау нейтрино	${\ Displaystyle \ ню _ {\ тау} \,}$	${\ displaystyle + {\ tfrac {1} {2}} \,}$
Электрон	${\ Displaystyle е ^ {-} \,}$	${\ displaystyle - {\ tfrac {1} {2}} \,}$	Мюон	${\ Displaystyle \ mu ^ {-} \,}$	${\ displaystyle - {\ tfrac {1} {2}} \,}$	Тау	${\displaystyle \tau ^{-}\,}$	${\displaystyle -{\tfrac {1}{2}}\,}$
Вверх кварк	${\displaystyle u\,}$	${\displaystyle +{\tfrac {1}{2}}\,}$	Очаровательный кварк	${\displaystyle c\,}$	${\displaystyle +{\tfrac {1}{2}}\,}$	Топ-кварк	${\displaystyle t\,}$	${\displaystyle +{\tfrac {1}{2}}\,}$
Вниз кварк	${\displaystyle d\,}$	${\displaystyle -{\tfrac {1}{2}}\,}$	Странный кварк	${\displaystyle s\,}$	${\displaystyle -{\tfrac {1}{2}}\,}$	Нижний кварк	${\displaystyle b\,}$	${\displaystyle -{\tfrac {1}{2}}\,}$
Все приведенные выше левой рукой ( регулярные ) частиц имеют соответствующий правый анти~d -частицу с равным и противоположным слабым изоспином.
Все правые (регулярные) частицы и левые античастицы имеют слабый изоспин 0.

Слабый изоспин и W-бозоны [ править ]

Симметрия, связанная со слабым изоспином, является SU (2) и требует калибровочных бозонов с (${\displaystyle T=1}$
W⁺
,
W^-
и
W⁰
) для осуществления превращений между фермионами с полуцелыми слабыми изоспиновыми зарядами. подразумевает, что${\displaystyle T=1}$
W
бозоны имеют три различных значения :${\displaystyle T_{3}}$

• 
  W⁺
  бозон испускается при переходах → .${\displaystyle (T_{3}=+1)}$${\displaystyle \left(T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\right)}$${\displaystyle \left(T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\right)}$
• 
  W⁰
  бозон будет испускаться в слабых взаимодействиях, где не меняется, таких как рассеяние нейтрино .${\displaystyle (T_{3}=0)}$${\displaystyle T_{3}}$
• 
  W^-
  бозон испускается при переходах → .${\displaystyle (T_{3}=-1)}$${\displaystyle \left(T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\right)}$${\displaystyle \left(T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\right)}$

При электрослабом объединении
W⁰
бозон смешивается со слабым гиперзарядным калибровочным бозоном
B
, в результате чего наблюдаемый
Z⁰
бозон и фотон из квантовой электродинамики ; результирующий
Z⁰
и оба фотона имеют слабый изоспин = 0.

Сумма -isospin и + заряд равен нуль для каждого из бозонов, следовательно, все электрослабые бозонов имеют слабый гиперзаряд , поэтому в отличие от глюонов в цветовой силе , то электрослабые бозоны не подвержены воздействию силы , они опосредуют.${\displaystyle Y_{\text{W}}=0}$

См. Также [ править ]

• Слабый гиперзаряд
• Слабый заряд

Сноски [ править ]

Ссылки [ править ]