Слабый гиперзаряд - Weak hypercharge

в Стандартная модель электрослабых взаимодействий физика элементарных частиц, то слабый гиперзаряд это квантовое число относящийся к электрический заряд и третий компонент слабый изоспин. Часто обозначается $Y W$ и соответствует калибровочная симметрия U (1).^[1]^[2]

это консервированный (в лагранжиане допускаются только члены, которые в целом нейтральны по отношению к слабому гиперзаряду). 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 гиперзаряд (и слабый изоспин $Т 3$ ). Только определенная их комбинация, Q = Т₃ + 1/2 Y_W (электрический заряд), сохраняется.

Математически слабый гиперзаряд похож на Формула Гелл-Манна – Нисидзима для сверхзаряд сильных взаимодействий (которое не сохраняется в слабых взаимодействиях и равно нулю для лептонов).

Определение

Угол Вайнберга

θ W

, и связь между константами связи г, г', и е. Адаптировано из книги Т. Д. Ли. Физика элементарных частиц и введение в теорию поля (1981).

Слабый гиперзаряд - это генератор компоненты U (1) электрослабый группа калибров, SU (2)×U (1) и связанные с ним квантовое поле B смешивается с W³ электрослабое квантовое поле для получения наблюдаемого
Z
калибровочный бозон и фотон из квантовая электродинамика.

Слабый гиперзаряд удовлетворяет соотношению

{ displaystyle qquad Q = T_ {3} + { tfrac {1} {2}} Y _ { rm {W}} ~,}

где $Q$ электрический заряд (в элементарный заряд ед.) и $Т$ ₃ третий компонент слабый изоспин (компонента SU (2)).

Переставляя, слабый гиперзаряд можно явно определить как:

{ Displaystyle qquad Y _ { rm {W}} = 2 (Q-T_ {3})}

Фермион семья	Левокиральный фермионы				Право-хиральный фермионы
Фермион семья		Электрический плата Q	Слабый изоспин Т₃	Слабый гипер- плата Y_W		Электрический плата Q	Слабый изоспин Т₃	Слабый гипер- плата Y_W
Лептоны	ν _е, ν _μ, ν _τ	0	+1/2	−1	Нет взаимодействия, если существует			0
Лептоны	е⁻ , μ⁻ , τ⁻	−1	−1/2	−1	е⁻ _р, μ⁻ _р, τ⁻ _р	−1	0	−2
Кварки	ты , c , т	+2/3	+1/2	+1/3	ты _р, c _р, т _р	+2/3	0	+4/3
Кварки	d, s, б	−1/3	−1/2	+1/3	d _р, s _р, б _р	−1/3	0	−2/3

где "left" - и "right" - здесь левая и правая хиральность соответственно (в отличие от спиральность ).

Опосредованный фундаментальный взаимодействие	Бозон	Электрический плата Q	Слабый изоспин Т₃	Слабый сверхзаряд Y_W
Слабый	W^±	±1	±1	0
Слабый	Z⁰	0	0	0
Электрический	γ	0	0	0
Хиггс	ЧАС⁰	0	−1/2	+1

Образец слабый изоспин, Т₃, и слабый гиперзаряд Y_W, известных элементарных частиц, демонстрирующих электрический заряд Q вдоль угла Вайнберга. Нейтральное поле Хиггса (обведено) нарушает электрослабую симметрию и взаимодействует с другими частицами, придавая им массу. Три компоненты поля Хиггса становятся частью массивных W- и Z-бозонов.

Сумма −изоспина и + заряда равна нулю для каждого из калибровочных бозонов; следовательно, все электрослабые калибровочные бозоны имеют ${ displaystyle Y _ { text {W}} = 0}$ .

Задания Hypercharge в Стандартная модель определяются с точностью до двоякой неоднозначности, требуя отмены всех аномалий.

Альтернативный масштаб

Для удобства слабый гиперзаряд часто представлен в половинном масштабе, так что

{ Displaystyle qquad Y _ { rm {W}} = Q-T_ {3} ,,}

что равно просто средний электрический заряд частиц в изоспиновом мультиплете.^[3]

Барионное и лептонное число

Слабый гиперзаряд связан с барионное число минус лептонное число через:

{ displaystyle { tfrac {1} {2}} X + Y _ { rm {W}} = { tfrac {5} {2}} (B-L) ,}

где Икс - сохраняющееся квантовое число в GUT. Поскольку слабый гиперзаряд всегда сохраняется, это означает, что барионное число минус лептонное число также всегда сохраняется в пределах Стандартная модель и большинство расширений.

Распад нейтрона

п
→
п
+
е⁻
+
ν
_е

Следовательно, нейтронный распад сохраняет барионное число B и лептонное число L отдельно, так и разница B − L сохраняется.

Распад протона

Распад протона это предсказание многих теории великого объединения.

п⁺
→
е⁺
+
π⁰
→
е⁺
+ 2
γ

Следовательно, распад протона сохраняет B − L, хотя это нарушает оба лептонное число и барионное число сохранение.

Смотрите также

Стандартная модель (математическая формулировка)

использованная литература

^ Дж. Ф. Донохью; Э. Голович; Б. Р. Гольштейн (1994). Динамика стандартной модели. Издательство Кембриджского университета. стр.52. ISBN 0-521-47652-6.
^ Т. П. Ченг; Л. Ф. Ли (2006). Калибровочная теория физики элементарных частиц. Oxford University Press. ISBN 0-19-851961-3.
^ Пескин, Майкл Э. и Шредер, Дэниел В. (1995). Введение в квантовую теорию поля. Издательство Эддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-50397-5.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт) ;Андерсон, М. Р. (2003). Математическая теория космических струн. CRC Press. п. 12. ISBN 0-7503-0160-0.

[1] Дж. Ф. Донохью; Э. Голович; Б. Р. Гольштейн (1994). Динамика стандартной модели. Издательство Кембриджского университета. стр.52. ISBN 0-521-47652-6.

[2] Т. П. Ченг; Л. Ф. Ли (2006). Калибровочная теория физики элементарных частиц. Oxford University Press. ISBN 0-19-851961-3.

[3] Пескин, Майкл Э. и Шредер, Дэниел В. (1995). Введение в квантовую теорию поля. Издательство Эддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-50397-5.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт) ;Андерсон, М. Р. (2003). Математическая теория космических струн. CRC Press. п. 12. ISBN 0-7503-0160-0.

[1]

[2]

[3]

Вкус в физика элементарных частиц
Вкус квантовые числа
Изоспин: я или я₃ Очарование: C Странность: S Топность: Т Дно: B′
Связанные квантовые числа
Барионное число: B Число лептона: L Слабый изоспин: Т или Т₃ Электрический заряд: Q X-заряд: Икс
Комбинации
Гиперзаряд: Y Y = (B + S + C + B′ + Т) Y = 2 (Q − я₃) Слабый гиперзаряд: Y_W Y_W = 2 (Q − Т₃) Икс + 2Y_W = 5 (B − L )
Смешивание вкусов
Матрица СКМ Матрица PMNS Дополнительный вкус