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弱同位旋

鎖定
粒子物理學中,弱同位旋是一個與弱相互作用相關聯的量子數,類比了強相互作用同位旋的觀點。弱同位旋通常用TI來表示,其第三分量則寫作Tz、T3、Iz或I3。[1]弱同位旋是對弱超荷的一個補充,其一起統一了弱相互作用電磁相互作用
弱同位旋守恆定律表明了弱同位旋第三分量T3的守恆:在所有弱相互作用過程中,T3必須守恆。T3也在其它已知相互作用中守恆,因此它是一個廣泛守恆的量子數。因為這個緣故,T3是一個比T本身更重要的量子數,經常術語“弱同位旋”就代表着“弱同位旋第三分量”。
中文名
弱同位旋
外文名
Weak isospin
領    域
量子力學

弱同位旋與手徵性的關係

有着負手徵性(又稱為“左旋”)的費米子有T=1⁄2,並能夠兩兩配對使T3=±1⁄2,這樣的一對費米子在弱相互作用下表現相同。例如,上類夸克(u、c、t)有T3=+⁄2,經常衰變為下類夸克:(d、s、b),帶有T3=-⁄2,或者是反過來。另一方面,一個夸克從來不會弱衰變為T和自己相同的夸克。對於左旋輕子也是這樣,存在由T3=-⁄2的帶電輕子(e、μτ)和T3=+⁄2中微子(νe、νμ、ντ)組成的對。
有着正手徵性(又稱“右旋”)的費米子有T=0,只能單個作為一組,不參與弱相互作用
電荷Q,與弱同位旋T3,和弱超荷YW有關,關係式為:
[2] 

弱同位旋弱同位旋與W玻色子

與弱同位旋相關的對稱性是SU(2)。這一對稱性需要能改變弱同位旋荷的玻色子:W+、W-和W0。這暗示W玻色子有T= 1,並且有不同值的T3。
W+玻色子(T3= +1)在過程{(T3= +1⁄2) → (T3= -1⁄2)}中被髮射。
W-玻色子(T3= -1)在過程{(T3= -1⁄2) → (T3= +1⁄2)}中被髮射。
W0玻色子(T3= 0)會在T3不變的過程中發射。而然,在電弱統一的框架下,W0玻色子會與弱超荷規範玻色子B混合,形成實際觀測到的Z玻色子和量子電動力學中的光子 [1-2] 

弱同位旋同位旋

同位旋(Isospin),為與強相互作用相關的量子數。1932年,海森堡為解釋新發現中子的對稱性而引入同位旋。對於強力相同而電荷不同的粒子,可以看作是相同粒子處在不同的電荷狀態,我們用同位旋來描述這種狀態。同位旋並不是自旋,也不具有角動量的單位。它是無量綱的一個物理量。之所以叫做“同位旋”,只是因為其數學描述與自旋很類似。
在強相互作用過程中,同位旋守恆,但在弱相互作用電磁相互作用過程中,同位旋不一定守恆。強子的同位旋反映了組成強子的上夸克下夸克之間的對稱性。
同位旋守恆是味守恆的一種。 [3] 

弱同位旋另見

參考資料
  • 1.    E Abers, B Lee "Gauge theories", Physics Reports (1973)
  • 2.    Itzykson, C.; Zuber, J.-B. (1980). Quantum Field Theory. McGraw-Hill. ISBN 0-07-032071-3.
  • 3.    Greiner, W.; Müller, B. (1994). Quantum Mechanics: Symmetries (2nd ed.). Springer. ISBN 978-3540580805.