Neutralstrom: Terminologie

Der Neutralstrom ist elektrisch neutral. Um zu sehen, warum, muss man zuerst verstehen, was der Strom ist. Es ist ein zusammengesetztes Feld oder (in der Quantentheorie) ein Operator, so ähnlich

$$J^{\mathrm{(NC)}\mu}(f) = \bar{u}_{f}\gamma^{\mu}\frac{1}{2}\left(g^{f}_{V}-g^{f}_{A}\gamma^{5}\right)u_{f},$$ Wo $u_f$ist das Dirac-Feld für das Fermion $f$. Beachten Sie, dass der Strom ein Produkt des geladenen Felds und seiner komplexen Konjugation ist, zusammen mit einigen Koeffizienten, Kontraktionen und Gammamatrizen, sodass sich die elektrische Ladung dazwischen aufhebt $\bar u_f$Und $u_f$. Entsprechend ist der Strom ein Operator, der gleichzeitig ein Teilchen und ein Antiteilchen erzeugt (oder ein Teilchen erzeugt + zerstört; oder ein Antiteilchen erzeugt + zerstört), und dieses Teilchenpaar ist elektrisch neutral.

Das Feld$u_f$selbst wird aufgeladen, aber der Strom ist nicht gerecht$u_f$.

Natürlich kann man leichter erkennen, warum der neutrale Strom neutral sein muss. Das liegt daran, dass der Lagrangian Begriffe wie enthält$Z_\mu J^\mu$und weil$Z_\mu$ist ein elektrisch neutrales Feld,$J^\mu$muss auch elektrisch neutral sein, damit die Lagrange-Funktion die elektrische Ladung erhält.

Die neutralen Ströme sollten den zuvor identifizierten geladenen Strömen gegenübergestellt werden, die schematisch dargestellt sind$\bar u_e \cdots u_\nu$das ein Produkt aus einem Elektron- oder Positronenfeld und dem Neutrinofeld ist, damit sich die Ladungen nicht aufheben. Entsprechend kann der Betreiber des geladenen Stroms als Träger der Ladung angesehen werden$\pm e$weil der Lagrange enthält Produkte wie$J_{\rm charged}^\mu W^\pm_\mu$und die Gebühr muss kompensiert werden.

In allen Fällen wird die Gebühr eines Operators aus der Phase bestimmt, in der der Operator unter Spurweite transformiert – es wird ein Extra hinzugefügt$\exp(iQ\lambda)$– oder äquivalent vom Kommutator$[Q,L]$der Ladung$Q$mit dem Betreiber$L$das entspricht den Ladezeiten$L$.