Isospin débil

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down

ImprimirCitar

Número cuántico relacionado con la interacción débil

En física de partículas, isospin débil es un número cuántico relacionado con la parte cargada eléctricamente de la interacción débil: las partículas con isospin débil medio entero pueden interactuar con el $W\pm$ bosones; las partículas con isospin débil cero no lo hacen. El isospin débil es una construcción paralela a la idea de isospin bajo la interacción fuerte. El isospin débil generalmente recibe el símbolo $T$ o $I$ , con el tercer componente escrito como $T$ ₃ o $I$ ₃. Puede entenderse como el valor propio de un operador de carga.

$T$ ₃ es más importante que $T$ ; típicamente "isospin débil" se utiliza como forma abreviada del término propio "tercer componente del isospin débil".

El débil ley de conservación de isospin se refiere a la conservación de ${displaystyle T_{3};}$ débiles interacciones conservan $T$ ₃. También se conserva por las interacciones electromagnéticas y fuertes. Sin embargo, la interacción con el campo Higgs sí no conserva $T$ ₃, como se ve directamente por la propagación de los fermions, mezclando las quiralidades por la fuerza de sus términos de masa resultantes de sus acoplamientos Higgs. Dado que el valor de expectativa de vacío de campo Higgs no es cero, las partículas interactúan con este campo todo el tiempo incluso en vacío. La interacción con el campo Higgs cambia el isospin débil de las partículas (y la hipercarga débil). Sólo una combinación específica de ellos, ${displaystyle Q=T_{3}+{tfrac {1}{2}}Y_{mathrm {W} } }$ (cargo eléctrico), se conserva.

Relación con la quiralidad

Fermions with negative chirality (también llamado "left-handed" fermions) have ${displaystyle T={tfrac {1}{2}} }$ y se pueden agrupar en dobles con ${displaystyle T_{3}=pm {tfrac {1}{2}}}$ que se comportan de la misma manera bajo la débil interacción. Por convención, se asignan fermiones cargados eléctricamente ${displaystyle T_{3}}$ con el mismo signo que su carga eléctrica. Por ejemplo, quarks (u, c, t) tienen ${displaystyle T_{3}=+{tfrac {1}{2}} }$ y siempre se transforman en quarks de tipo bajo (d, s, b), que tienen ${displaystyle T_{3}=-{tfrac {1}{2}}}$ y viceversa. Por otro lado, un quark nunca decae débilmente en un quark del mismo ${displaystyle T_{3}~.}$ Algo similar sucede con leptones zurdos, que existen como dobletes que contienen un leptón cargado ( $e)$ , $μ-$ , $τ-$ Con ${displaystyle T_{3}=-{tfrac {1}{2}} }$ y un neutrino $.$ , $νμ$ , $♫$ Con ${displaystyle T_{3}=+{tfrac {1}{2}}~.}$ En todos los casos, el anti-fermión correspondiente ha revertido la quiridad ("antifermión de mano derecha") y el signo reverso ${displaystyle T_{3}~.}$

Fermions with positive chirality ("right-handed" fermions) and anticonceptivo-fermions with negative chirality ("left-handed" anti-fermions) have ${displaystyle T=T_{3}=0 }$ y formar solteros que no se someten a interacciones débiles cargadas.

La carga eléctrica, ${displaystyle Q}$ está relacionado con débil isospin, ${displaystyle T_{3}}$ y hipercarga débil, ${displaystyle Y_{mathrm {W} }}$ por

{displaystyle Q=T_{3}+{tfrac {1}{2}}Y_{mathrm {W} }~.}

**Fermions zurdos en el modelo estándar**
Generación 1				Generación 2				Generación 3
Fermion	Electricidad cargo	Signatura	Weak isospin	Fermion	Electricidad cargo	Signatura	Weak isospin	Fermion	Electricidad cargo	Signatura	Weak isospin
Electron	${displaystyle -!1~}$	${displaystyle quad mathrm {e} ^{-} }$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$	Muon	${displaystyle -!1~}$	${displaystyle quad mathrm {mu } ^{-} }$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$	Tauon	${displaystyle -!1~}$	${displaystyle quad mathrm {tau } ^{-}~}$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$
Arriba.	${displaystyle +!{tfrac {2}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {u} }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$	Charm quark	${displaystyle +!{tfrac {2}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {c} }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$	Top quark	${displaystyle +!{tfrac {2}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {t} }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$
En quark	${displaystyle -!{tfrac {1}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {d} }$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$	Extraño quark	${displaystyle -!{tfrac {1}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {s} }$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$	Bottom quark	${displaystyle -!{tfrac {1}{3}}~}$	${displaystyle mathrm {b} }$	${displaystyle -!{tfrac {1}{2}}~}$
Electron neutrino	${displaystyle quad 0~}$	${displaystyle ~nu _{mathrm {e} } }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$	Muon neutrino	${displaystyle quad 0~}$	${displaystyle ~nu _{mathrm {mu } } }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$	Tau neutrino	${displaystyle quad 0~}$	${displaystyle ~nu _{mathrm {tau } } }$	${displaystyle +!{tfrac {1}{2}}~}$
Todo lo anterior zurdo (ordinario) partículas tienen la mano derecha correspondiente anticonceptivo- partículas con isospin igual y opuesto débil.
Las partículas derechas (regulares) y antipartículas zurdas tienen una isospina débil de 0.

Isospin débil y los bosones W

La simetría asociada con isospin débil es SU(2) y requiere bosones de calibre con ${displaystyle ,T=1,}$ () $W+$ , $W -$ , y $W0$ ) para mediar las transformaciones entre fermions con cargos de isospin débil medio entero. ${displaystyle T=1 }$ implica que $W$ bosons tienen tres valores diferentes de ${displaystyle T_{3}:}$

$W+$ Boson ${displaystyle (,T_{3}=+1,)}$ se emite en transiciones ${displaystyle left(,T_{3}=+{tfrac {1}{2}},right)}$ → ${displaystyle left(,T_{3}=-{tfrac {1}{2}},right)~.}$
$W0$ Boson ${displaystyle (,T_{3}=,0,)}$ sería emitido en interacciones débiles donde ${displaystyle ,T_{3},}$ no cambia, como la dispersión neutrino.
$W -$ Boson ${displaystyle (,T_{3}=-1,)}$ se emite en transiciones ${displaystyle left(,T_{3}=-{tfrac {1}{2}},right)}$ → ${displaystyle left(,T_{3}=+{tfrac {1}{2}},right)}$ .

Bajo la unificación electrodébil, el bosón $W0$ se mezcla con el bosón indicador de hipercarga débil $B 0 >$ ; ambos tienen isospin débil = 0. Esto da como resultado el $Z0 observado.$ bosón y el fotón de la electrodinámica cuántica; el $Z0$ y $γ0$ también tiene cero isospin débil.

Para cada uno de los tres bosones, el isospin es el mismo en señal y magnitud que la carga eléctrica. Como consecuencia, todos los bosons electroweak tienen hipercarga débil ${displaystyle Y_{text{W}}=0}$ así que a diferencia de los glones de la fuerza de color, los bosones electroweak no son afectados por la fuerza que median.

Contenido relacionado

Más resultados...