Gibt es Analoga zu Widerstand, Induktivität, Kapazität und Memristanz, die die schwache Kraft mit dem Elektromagnetismus verbinden?

Es gibt keine Analogie von "Spannung", "Strom", "Ladung" oder "Fluss" zum Elektromagnetismus für die schwache Kraft, zumindest keine, die hilfreich wäre.

Der Grund dafür ist, dass all dies klassische Konzepte sind, während der Begriff der schwachen Kraft vollständig quantenmechanisch ist . Wenn man die klassische Grenze nimmt, verschwindet sie einfach, weil das klassische Kraftgesetz von Kräften mit massiven Bosonen durch ihre Masse exponentiell unterdrückt wird und die W- und Z-Bosonen ziemlich schwer sind. Sie bemerken es nicht als tatsächliche klassische Kraft in Skalen, in denen Sie sinnvoll von "Fluss" oder "Strom" sprechen könnten.

Die Konzepte "Ladung" und "Spannung" sind jedoch in gewisser Weise verallgemeinernd. Spannung ist nur das (Differenz im) Potential des elektrischen Feldes und damit relativistisch die Zeitkomponente des Viererpotentials der Elektrodynamik . Das Konzept des Viererpotentials verallgemeinert sich sofort auf die schwache Kraft, wo es dann nicht mehr reellzahlwertig ist, sondern$\mathrm{SU}(2)$-matrixwertig. Ähnlich wie das elektromagnetische Viererpotential die Erzeugungsoperatoren für Photonen enthält, enthält das schwache Viererpotential die Erzeugungsoperatoren für W- und Z-Bosonen.

"Ladung", anstatt ein positives oder negatives Vielfaches der Elementarladung von Quarks zu sein, wäre eher dem Spin ähnlich (da sowohl der Spin als auch die schwachen Zahlen aus der Darstellungstheorie der Symmetriegruppe hervorgehen$\mathrm{SU}(2)$), und daher erhält man Teilchen mit "halbzahliger schwacher Gesamtladung" und "gerichteter schwacher Ladung", die in jeder Raumrichtung einen Wert zwischen + und - ihrer schwachen Gesamtladung annehmen können.

Doch ähnlich wie Farbe nicht beobachtbar ist, wäre diese gerichtete schwache Ladung ebenfalls nicht beobachtbar, da die schwachen Eichtransformationen sie frei verändern.

Der Einfluss elektromagnetischer Felder auf den radioaktiven Zerfall ist gering, da die elektroschwache Wechselwirkung in unseren Maßstäben in die elektromagnetische und schwache Kraft zerlegt wird. Die elektroschwache Skala, wo sie wieder zu verschmelzen beginnen, liegt irgendwo in der Größenordnung von Hunderten von$\textrm{GeV}$, und ich bin mir ziemlich sicher, dass Sie eine solche Energieskala nicht erreichen, indem Sie einfach "starke" Magnetfelder anwenden - afaik, die einzigen Prozesse, die so hochenergetisch sind, sind einfallende kosmische Strahlen und unsere eigenen Teilchenbeschleuniger.

Abschließend denke ich, dass es auf der Ebene der von Ihnen erwähnten Größen keine nützliche Analogie zwischen der elektromagnetischen und der schwachen oder elektroschwachen Kraft gibt.

Gibt es Analoga zu Widerstand, Induktivität, Kapazität und Memristanz, die die schwache Kraft mit dem Elektromagnetismus verbinden?

Ja, aber nicht so, wie du denkst. Werfen Sie einen Blick auf die schwache Wechselwirkung auf Wikipedia und beachten Sie Folgendes: „Der erste Typ wird ‚Ladungsstrom-Wechselwirkung‘ genannt, weil er durch Teilchen vermittelt wird, die eine elektrische Ladung tragen (die W+- oder W–-Bosonen), und für die verantwortlich ist Beta-Zerfall-Phänomen. Der zweite Typ wird als "Neutralstrom-Wechselwirkung" bezeichnet, weil er durch ein neutrales Teilchen, das Z-Boson, vermittelt wird". Die elektromagnetische Wechselwirkung weist den geladenen Strom auf, während die schwache Wechselwirkung einen neutralen Strom aufweist. Und wie ich in meinem Kommentar sagte, ist Leitungsstrom nicht der einzige Strom.

Beim Elektronikdesign sind vier physikalische Größen von Interesse: Spannung, Fluss, Ladung und Strom. Wenn Sie vier Dinge haben und zwei auswählen möchten, unabhängig von der Reihenfolge, gibt es 4C2 = 6 Möglichkeiten, dies zu tun. Zwei der physikalischen Größen sind in Bezug auf die anderen beiden definiert.

Was Ihnen sagen sollte, dass Sie sich im Kreis drehen, anstatt sich auf das Wesentliche zu konzentrieren.

Wenn Sie eine andere grundlegende Komponente wollen, brauchen Sie eine andere physikalische Größe, um diese vier in Beziehung zu setzen.

Da Elektronik Elektronen beinhaltet und da wir Elektronen (und Positronen) aus Photonen in Paarproduktion machen , müssen Sie sich Licht ansehen, einschließlich des Verschiebungsstroms , und dabei c = √(1/ε ₀ μ ₀ ) beachten, wobei ε ₀ ist Vakuumpermittivität und μ ₀ ist die Vakuumpermeabilität .

Und obwohl es viele physikalische Größen gibt, die man messen könnte, scheint keine so eng miteinander verbunden zu sein wie diese.

Weil sie alle abgeleitet sind.

Ich nehme an, das liegt daran, dass Elektrizität und Magnetismus zwei Aspekte derselben Kraft sind.

Nicht ganz. Sehen Sie, was Minkowski in Raum und Zeit sagte :

„Bei der Beschreibung des vom Elektron selbst verursachten Feldes wird sich dann herausstellen, dass die Aufteilung des Feldes in elektrische und magnetische Kräfte eine relative ist in Bezug auf die angenommene Zeitachse; am anschaulichsten können die beiden Kräfte zusammen betrachtet werden durch eine gewisse Analogie zur Kraftschraube in der Mechanik beschrieben; die Analogie ist jedoch unvollkommen".

Es ist ein Feld und zwei Kräfte. Das Elektron hat ein elektromagnetisches Feld. Elektromagnetische Feldwechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen führen zu einer linearen elektrischen Kraft und/oder einer magnetischen Rotationskraft. Wenn wir nur die lineare Kraft sehen, sprechen wir von einem elektrischen Feld, wenn wir nur die Rotationskraft sehen, sprechen wir von einem magnetischen Feld. Es ist entscheidend zu verstehen, warum wir lineare und/oder Rotationskräfte sehen.

Da Elektromagnetismus jetzt als Teil der elektroschwachen Kraft verstanden wird, würde ich weiter annehmen, dass man einige Beziehungen zwischen der schwachen nuklearen Wechselwirkung und unseren vier Größen Spannung, Strom, Ladung und Fluss postulieren könnte.

Damit gehst du zu weit. IMHO müssen Sie sich zuerst zurückziehen und das Elektron verstehen. Wir können Elektronen und Positronen erzeugen. Nur dann haben wir das, was wir Ladung nennen. Wenn wir dann die Elektronen bewegen, nennen wir das Leitungsstrom. Und wir bewegen sie mit anderen geladenen Teilchen, die in einer Box, die wir Batterie nennen, konstruiert sind. Oder konstruiert mit Rotationsbewegung als das Ding, das wir einen Magneten nennen.

Ich habe nicht die geringste Ahnung, wie sich das physisch manifestieren würde ...

Der erste Hinweis kommt von Licht und Elektronen. Darum geht es bei QED. Mein Rat ist, sich zuerst darauf zu konzentrieren.

Aber das ist viel Vermutung. Ich bin ein reiner Ingenieur

Dann setzen Sie Ihren Ingenieurshut auf und fragen Sie sich, wie Sie in Paarproduktion aus Photonen ein Elektron und ein Positron machen. Und wenn Sie schon dabei sind, denken Sie darüber nach:

$$Z_0 = \frac{E}{H} = \mu_0 c_0 = \sqrt{\frac{\mu_0}{\varepsilon_0}} = \frac{1}{\varepsilon_0 c_0}$$

Bin ich im Stadion? Gibt es theoretische oder nachweisbare mathematische Beziehungen zwischen der schwachen Kernwechselwirkung und Ladung, Spannung, Fluss und/oder Strom, die meinen obigen Annahmen entsprechen würden? Oder suche ich nur nach Symmetrie, wo keine existiert?

1) Nein. 2) Ja, aber nicht so, wie Sie denken. 3) Ja, aber du denkst, so gut für dich.