Слабый гиперзаряд - Weak hypercharge

Не путать с Гиперзаряд.

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 Т₃). 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).

Смотрите также: Угол Вайнберга

Слабый гиперзаряд - это генератор компоненты U (1) электрослабый группа калибров, SU (2)×U (1) и связанные с ним квантовое поле B смешивается с W ³ 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 Т₃ 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
		Электрический плата Q	Слабый изоспин Т3	Слабый гипер- плата YW		Электрический плата Q	Слабый изоспин Т3	Слабый гипер- плата YW
Лептоны	ν е, ν μ, ν τ	0	+1/2	−1	Нет взаимодействия, если существует			0
	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
	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 YW
Слабый	W^±	±1	±1	0
	Z^0	0	0	0
Электрический	γ	0	0	0
Хиггс	ЧАС^0	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

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. ;Андерсон, М. Р. (2003). Математическая теория космических струн. CRC Press. п. 12. ISBN  0-7503-0160-0.