Isospin fraco

Na física de partículas, o isospin fraco é um número quântico relacionado com a parte eletricamente carregada da interação fraca : Partículas com isospin fraco semi-inteiro podem interagir com os bósons W^+/-; partículas com isospin fraco zero não interagem. Predefinição:Nre O isospin fraco é uma construção paralela à ideia de isospin sob a influência da interação forte . O isospin fraco geralmente recebe o símbolo Predefinição:Mvar ou Predefinição:Mvar, com a terceira componente escrita como Predefinição:Mvar Predefinição:Subscrito ou Predefinição:Mvar Predefinição:Subscrito . Predefinição:Nre Isso pode ser entendido como o autovalor de um operador de carga .

T3 é mais importante que T; tipicamente o “isospin fraco” é usado como a forma curta do termo próprio “terceira componente do isospin fraco”.

A lei de conservação do isospin fraco está relacionada com a conservação de $T_3;$ interações fracas conservam o Predefinição:Mvar Predefinição:Subscrito . Ele também é conservado pelas interações eletromagnética e forte . Entretanto, interações com o campo de Higgs não conservam Predefinição:Mvar Predefinição:Subscrito, como visto diretamente pela propagação de férmions, misturando quiralidades por força de seus termos de massa resultantes do acoplamento de Higgs. Já que o valor esperado do vácuo do campo de Higgs é diferente de zero, partículas interagem com esse campo a todo tempo, mesmo no vácuo. Interações com o campo de Higgs mudam o isospin fraco das partículas (e a hipercarga fraca). Apenas uma combinação específica deles, $Q=T_3+\frac{1}{2}{Y}_{\mathrm{W}}$ (carga elétrica), é conservada.

Relação com quiralidade

Férmions com quiralidade negativa (também chamados de férmions levógiros) têm $T=\frac{1}{2}$ e podem ser agrupados em dubletos com $T_3=\pm \frac{1}{2}$ que se comportam da mesma forma sob a interação fraca . Por convenção, férmions eletricamente carregados são atribuídos $T_3$ com o mesmo sinal que a carga elétrica deles. Predefinição:Nre Por exemplo, quarks do tipo up ( u, c, t ) têm $T_3=+\frac{1}{2}$ e sempre se transformam em quarks do tipo down ( d, s, b ), os quais possuem $T_3=-\frac{1}{2},$ e vice versa. Por outro lado, um quark nunca decai fracamente em um quark do mesmo $T_3.$ Algo semelhante acontece com léptons levógiros, os quais existem como dubletos contendo um lépton carregado (Predefinição:Math,Predefinição:Math,Predefinição:Math) com $T_3=-\frac{1}{2}$ e um neutrino (Predefinição:Math,Predefinição:Math,Predefinição:Math) com $T_3=+\frac{1}{2}.$ Em todos os casos, o anti-fermion correspondente tem quiralidade invertida (anti-fermion "dextrógiro") e um sinal oposto de $T_3.$

Férmions com quiralidade positiva (férmions "dextrógiros") e anti-férmions com quiralidade negativa (anti-férmions "levógiros") têm $T=T_3=0$ e formam singletos que não sofrem interações fracas carregadas. Predefinição:Nre

A carga elétrica, $Q,$ é relacionada com o isospin fraco, $T_3,$ e ahipercarga fraca, $Y_{\mathrm{W}},$ por

$Q=T_3+\frac{1}{2}{Y}_{\mathrm{W}}.$

Férmions levógiros no Modelo Padrão

Geração 1			Geração 2			Geração 3
férmion	Símbolo	Isospin fraco	férmion	Símbolo	Isospin fraco	férmion	Símbolo	Isospin fraco
neutrino do elétron	${\nu }_{\mathrm{e}}$	$+\frac{1}{2}$	neutrino muon	${\nu }_{\mu }$	$+\frac{1}{2}$	neutrino Tau	${\nu }_{\tau }$	$+\frac{1}{2}$
Elétron	${\mathrm{e}}^{-}$	$-\frac{1}{2}$	muon	${\mu }^{-}$	$-\frac{1}{2}$	Tauon	${\tau }^{-}$	$-\frac{1}{2}$
quark up	$\mathrm{u}$	$+\frac{1}{2}$	charme quark	$\mathrm{c}$	$+\frac{1}{2}$	quark top	$\mathrm{t}$	$+\frac{1}{2}$
quark down	$\mathrm{d}$	$-\frac{1}{2}$	quark estranho	$\mathrm{s}$	$-\frac{1}{2}$	quark inferior	$\mathrm{b}$	$-\frac{1}{2}$
Todas as partículas levógiras( normais ) acima têm antipartículas dextrógira correspondentes com isospin fraco igual e oposto.
Todas as partículas dextrógiras (normais) e antipartículas levógiras têm isospin fraco de 0.

Isospin fraco e os bósons W

A simetria associada ao isospin fraco é SU(2) e requer bósons Gauge com $T=1$ (Predefinição:Math,Predefinição:Math e Predefinição:Math) para mediar as transformações entre férmions com cargas semi-inteiras de isospin fraco. $T=1$ implica que os bósons Predefinição:Math<br> Predefinição:Math<br> têm três valores diferentes de $T_3:$

• Bóson Predefinição:Math $(T_3=+1)$ é emitido em transições $(T_3=+\frac{1}{2})$ → $(T_3=-\frac{1}{2}).$
• Bóson Predefinição:Math $(T_3=0)$ seria emitido em interações fracas onde $T_3$ não muda, como por exemplo, no espalhamento de neutrinos .
• Bóson Predefinição:Math $(T_3=-1)$ é emitido em transições $(T_3=-\frac{1}{2})$ → $(T_3=+\frac{1}{2})$.

Sob a unificação eletrofraca, o bósonPredefinição:Math<br> Predefinição:Math<br> se mistura com o bóson Gauge Predefinição:Math da hipercarga fraca ; ambos têm isospin fraco igual a zero. O bóson resultante observado Predefinição:Math<br> Predefinição:Math<br> e o fóton da eletrodinâmica quântica ; os resultantesPredefinição:Mathe Predefinição:Math também têm isospin fraco igual a zero.

A soma do isospin fraco negativo e da carga positiva é zero para cada um dos bósons, consequentemente, todos os bósons eletrofracos têm hipercarga fraca $Y_{\text{W}}=0,$ assim, ao contrário dos glúons da interação forte, os bósons eletrofracos não são afetados pela força que eles estão mediando.

Veja também

• Hipercarga fraca
• Carga fraca