Слабый изоспин - Weak isospin

В физика элементарных частиц, слабый изоспин это квантовое число относящийся к слабое взаимодействие, и соответствует идее изоспин под сильное взаимодействие. Слабый изоспин обычно обозначается символом ${ displaystyle T}$ или ${ displaystyle I}$ с третьим компонентом, записанным как ${ Displaystyle Т _ { mathrm {z}}}$, ${ displaystyle T_ {3}}$, ${ displaystyle I _ { mathrm {z}}}$, или ${ displaystyle I_ {3}}$.^[а] Это можно понимать как собственное значение из оператор заряда.

В слабый закон сохранения изоспина относится к сохранению ${ displaystyle T_ {3}}$; все слабые взаимодействия должны сохранить ${ displaystyle T_ {3}}$. Он также сохраняется электромагнитные и сильные взаимодействия. Однако одно из взаимодействий связано с Поле Хиггса. Поскольку поле Хиггса ожидаемое значение вакуума отлична от нуля, частицы взаимодействуют с этим полем все время даже в вакууме. Это изменяет их слабый изоспин (и слабый гиперзаряд). Только определенная их комбинация, ${ displaystyle Q = T_ {3} + { tfrac {1} {2}} Y _ { mathrm {W}}}$ (электрический заряд), сохраняется. ${ displaystyle T_ {3}}$ важнее, чем Т и часто термин «слабый изоспин» относится к «3-му компоненту слабого изоспина».

Связь с хиральностью

Фермионы с отрицательным хиральность (также называемые «левыми» фермионами) имеют ${ Displaystyle Т = { tfrac {1} {2}}}$ и могут быть сгруппированы в дублеты с помощью ${ displaystyle T_ {3} = pm { tfrac {1} {2}}}$ которые ведут себя так же под слабое взаимодействие. Условно электрически заряженным фермионам приписывают ${ displaystyle T_ {3}}$ с тем же знаком, что и их электрический заряд.^[b] Например, up-type кварки (ты, c, т ) имеют ${ displaystyle T_ {3} = + { tfrac {1} {2}}}$ и всегда превращаются в кварки нижнего типа (d, s, б ), который имеет ${ displaystyle T_ {3} = - { tfrac {1} {2}}}$, и наоборот. С другой стороны, кварк никогда не распадается слабо на кварк того же ${ displaystyle T_ {3}}$. Нечто подобное происходит с левшой лептоны, которые существуют в виде дублетов, содержащих заряженный лептон (
е⁻
,
μ⁻
,
τ⁻
) с участием ${ displaystyle T_ {3} = - { tfrac {1} {2}}}$ и нейтрино (
ν
_е,
ν
_μ,
ν
_τ ) с участием ${ displaystyle T_ {3} = + { tfrac {1} {2}}}$. Во всех случаях соответствующие анти-фермион перевернул хиральность («правый» антифермион) и поменял знак ${ displaystyle T_ {3}}$.

Фермионы с положительной киральностью ("правые" фермионы) и анти-фермионы с отрицательной хиральностью («левые» антифермионы) имеют ${ displaystyle T = T_ {3} = 0}$ и образуют синглеты, которые не подвергаются слабому взаимодействию.

Электрический заряд, ${ displaystyle Q}$, относится к слабому изоспину, ${ displaystyle T_ {3}}$, и слабый гиперзаряд, ${ Displaystyle Y _ { mathrm {W}}}$, от

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

Левша 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	${ Displaystyle тау ^ {-} ,}$	${ displaystyle - { tfrac {1} {2}} ,}$
Вверх кварк	${ Displaystyle и ,}$	${ displaystyle + { tfrac {1} {2}} ,}$	Очаровательный кварк	${ displaystyle c ,}$	${ displaystyle + { tfrac {1} {2}} ,}$	Топ-кварк	${ Displaystyle т ,}$	${ displaystyle + { tfrac {1} {2}} ,}$
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 вышеперечисленное левша (регулярный) частицы имеют соответствующие правша анти-частицы с равным и противоположным слабым изоспином.
Все правые (регулярные) частицы и левые античастицы имеют слабый изоспин 0.

Слабый изоспин и W-бозоны

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

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

Под электрослабый объединение,
W⁰
бозон смешивается с слабый гиперзаряд калибровочный бозон
B
, в результате чего наблюдаемый
Z⁰
бозон и фотон из квантовая электродинамика; результирующий
Z⁰
и оба фотона имеют слабый изоспин = 0.

Сумма −изоспина и + заряда равна нулю для каждого из бозонов, следовательно, все электрослабые бозоны имеют слабый гиперзаряд ${ displaystyle Y _ { text {W}} = 0}$так непохожий глюоны из цветовая сила, то электрослабый на бозоны не действует сила, которую они опосредуют.

Смотрите также

• Слабый гиперзаряд
• Слабый заряд

Сноски

использованная литература