更新时间:2022-08-25 15:49
在粒子物理学中,弱同位旋是一个与弱相互作用相关联的量子数,类比了强相互作用中同位旋的观点。弱同位旋通常用T或I来表示,其第三分量则写作Tz、T3、Iz或I3。[1]弱同位旋是对弱超荷的一个补充,其一起统一了弱相互作用和电磁相互作用。
有着负手征性(又称为“左旋”)的费米子有T=1⁄2,并能够两两配对使T3=±1⁄2,这样的一对费米子在弱相互作用下表现相同。例如,上类夸克(u、c、t)有T3=+⁄2,经常衰变为下类夸克:(d、s、b),带有T3=-⁄2,或者是反过来。另一方面,一个夸克从来不会弱衰变为T和自己相同的夸克。对于左旋轻子也是这样,存在由T3=-⁄2的带电轻子(e、μ、τ)和T3=+⁄2的中微子(νe、νμ、ντ)组成的对。
有着正手征性(又称“右旋”)的费米子有T=0,只能单个作为一组,不参与弱相互作用。
电荷Q,与弱同位旋T3,和弱超荷YW有关,关系式为:
与弱同位旋相关的对称性是SU(2)。这一对称性需要能改变弱同位旋荷的玻色子:W+、W-和W0。这暗示W玻色子有T= 1,并且有不同值的T3。
W+玻色子(T3= +1)在过程{(T3= +1⁄2) → (T3= -1⁄2)}中被发射。
W-玻色子(T3= -1)在过程{(T3= -1⁄2) → (T3= +1⁄2)}中被发射。
W0玻色子(T3= 0)会在T3不变的过程中发射。而然,在电弱统一的框架下,W0玻色子会与弱超荷规范玻色子B混合,形成实际观测到的Z玻色子和量子电动力学中的光子。
同位旋(Isospin),为与强相互作用相关的量子数。1932年,海森堡为解释新发现中子的对称性而引入同位旋。对于强力相同而电荷不同的粒子,可以看作是相同粒子处在不同的电荷状态,我们用同位旋来描述这种状态。同位旋并不是自旋,也不具有角动量的单位。它是无量纲的一个物理量。之所以叫做“同位旋”,只是因为其数学描述与自旋很类似。
在强相互作用过程中,同位旋守恒,但在弱相互作用、电磁相互作用过程中,同位旋不一定守恒。强子的同位旋反映了组成强子的上夸克和下夸克之间的对称性。
同位旋守恒是味守恒的一种。