Warum ist das WWW-Boson (und kein anderes elementares Boson) das einzige mit EM-Ladung?

Ich habe diese Frage gelesen:

Berechnung der Ladung eines W-Bosons

Die Rolle von W-Bosonen bei der schwachen Kernkraft und dem Beta-Zerfall

W, Z bilden zusammen mit dem Photon die vier Eichbosonen der elektroschwachen Wechselwirkung.

Im SM werden die W-, Z-Photonen durch spontane Symmetriebrechung der elektroschwachen Symmetrie SU(2) × U(1)Y bis U(1)em erzeugt, die durch den Higgs-Mechanismus beeinflusst wird, der die Freiheitsgrade neu anordnet.

Die elektrische Ladung entsteht als (nichttriviale) Linearkombination aus Y (schwache Hyperladung) und der T3-Komponente des schwachen Isospins Q = T 3 + 1 2 Y W Q = T 3 + 1 2 Y W das nicht an das Higgs-Boson koppelt – das heißt, das Higgs und das elektromagnetische Feld haben auf der Ebene der Grundkräfte („Baumebene“) keine Wirkung aufeinander, während jede andere lineare Kombination der Hyperladung und des schwacher Isospin interagiert mit dem Higgs. Dies bewirkt eine scheinbare Trennung zwischen der schwachen Kraft, die mit dem Higgs interagiert, und dem Elektromagnetismus, der dies nicht tut. Mathematisch gesehen ist die elektrische Ladung eine spezifische Kombination aus Hyperladung und T3, die in der Abbildung dargestellt ist.

https://en.wikipedia.org/wiki/Electroweak_interaction

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Eichgruppe des elektroschwachen Teils des Standardmodells ist SU(2) × U(1). Die Gruppe SU(2) ist die Gruppe aller 2-mal-2 Einheitsmatrizen mit Einheitsdeterminante; alle orthonormalen Koordinatenänderungen in einem komplexen zweidimensionalen Vektorraum. Diese Kombination von Generatoren (z-Rotation in der SU(2) und gleichzeitige U(1)-Rotation um den halben Winkel) erhält das Vakuum und definiert die geschlossene Eichgruppe im Standardmodell, nämlich die elektrische Ladungsgruppe. Der Anteil des Eichfeldes in dieser Richtung bleibt masselos und entspricht dem physikalischen Photon.

Im Grunde verstehen wir also, warum das Photon auch EM-neutral bleibt.

Jetzt ist das Z auch EM-neutral. Daher der Name, keine EM-Ladung.

Das Z-Boson vermittelt die Übertragung von Impuls, Spin und Energie, wenn Neutrinos elastisch an Materie streuen (ein Prozess, der Ladung erhält). Ein solches Verhalten ist fast so häufig wie inelastische Neutrino-Wechselwirkungen und kann in Blasenkammern bei Bestrahlung mit Neutrinostrahlen beobachtet werden. Immer wenn ein Elektron als neues freies Teilchen beobachtet wird, das sich plötzlich mit kinetischer Energie bewegt, wird davon ausgegangen, dass es das Ergebnis einer direkten Wechselwirkung eines Neutrinos mit dem Elektron ist, da dieses Verhalten häufiger auftritt, wenn der Neutrinostrahl vorhanden ist. Bei diesem Prozess trifft das Neutrino einfach auf das Elektron und streut dann davon weg, wodurch ein Teil des Impulses des Neutrinos auf das Elektron übertragen wird.[a]

https://en.wikipedia.org/wiki/W_and_Z_bosons

Nun bekam das W-Boson seinen Namen nach der schwachen Wechselwirkung.

Die beiden W-Bosonen sind verifizierte Mediatoren der Neutrino-Absorption und -Emission. Während dieser Prozesse induziert die Ladung des W±-Bosons eine Elektronen- oder Positronenemission oder -absorption und verursacht so eine Kerntransmutation. Das Z-Boson ist nicht an der Absorption oder Emission von Elektronen und Positronen beteiligt.

Die Emission eines W+- oder W−-Bosons erhöht oder erniedrigt die elektrische Ladung des emittierenden Teilchens um eine Einheit und verändert auch den Spin um eine Einheit. Gleichzeitig kann die Emission oder Absorption eines W±-Bosons die Art des Teilchens verändern – zum Beispiel die Umwandlung eines Strange-Quarks in ein Up-Quark. Das neutrale Z-Boson kann weder die elektrische Ladung irgendeines Teilchens ändern, noch kann es irgendeine andere der sogenannten „Ladungen“ (wie Seltsamkeit, Baryonenzahl, Charme usw.) ändern.

Was ich jetzt nicht verstehe, ist, woher das W seine EM-Ladung bezieht. Liegt es daran, dass die Wechselwirkung selbst, wenn das Teilchen ein Neutrino emittiert oder absorbiert, dies durch ein W-Boson vermittelt wird, und dies eine Elektronen- oder Positronenemission oder -absorption induziert, und so das Emittieren (das das W emittiert) EM-Ladung gewinnt oder verliert? Ist das die Funktionalität des W?

Kein anderes elementares Boson hat EM-Ladung, nicht Z, Photon, Gluon (Farbe, aber nicht EM), Graviton, Higgs.

Ich verstehe, dass die Mathematik nur die Realität der Teilchen beschreibt, aber gibt es einen Weg in der Mathematik, der besser zeigt, warum das W etwas Besonderes ist? Oder ist es die Funktionalität der schwachen Wechselwirkungen, die das W in Bezug auf die EM-Ladung besonders macht?

Frage:

  1. Warum ist das W das einzige elementare Boson mit EM-Ladung? Gibt es eine Erklärung in der Funktionsweise des W während der schwachen Wechselwirkung?
Man hätte auch fragen können, warum Gluonen die einzigen elementaren Bosonen mit Farbe sind.
@G.Smith ja, vielleicht beim nächsten Mal. Aber sie (Quarks) werden nie in Gefangenschaft gefunden, daher konnte ich keine Antwort bekommen (vielleicht theoretisch).
Es ist eine Koinzidenz gegenwärtig anerkannter Tatsachen, keine kosmische logische Notwendigkeit. Sie können große vereinheitlichte Theorien mit geladeneren elementaren Bosonen erfinden.
@CosmasZachos Das wäre eine gute Antwort.

Antworten (3)

Es ist eine Koinzidenz gegenwärtig anerkannter Tatsachen, keine kosmische logische Notwendigkeit. Sie können große vereinheitlichte Theorien mit geladeneren elementaren Bosonen erfinden.

Tatsächlich haben SUSY-Modelle auch geladene Bosonen wie Selektrone usw.

Warum also? Tatsache der Natur … unsere. Bis jetzt.

Vielen Dank!

Ich weiß nicht, warum W-Bosonen eine Ladung haben, aber ich werde versuchen, diese Frage zu beantworten. Ich kann jedoch beantworten, wie das W mit anderen Partikeln interagiert und ihren Geschmack verändert. Das W-Boson wird grundsätzlich von einem Teilchen emittiert, dabei ändert sich deren Ladung je nach Situation um +1/-1. Ein W-Boson zu verlieren bedeutet, eine positive Ladung zu gewinnen und umgekehrt. Auch W-Bosonen können in Lepton-Antilepton-Paare oder Quark-Antiquark-Paare zerfallen.

Nun dazu, warum W-Bosonen eine Ladung haben. Sie sind hauptsächlich deshalb geladen, weil das Higgs-Boson, als die elektroschwache Symmetrie gebrochen wurde, tatsächlich ein Goldstone-Boson aussendete. Dies löste sich auf und gab den W+ und W- ihre Ladungen. Der Grund, warum Ladungen damals existierten, liegt darin, dass sich die elektromagnetische Kraft schon damals teilweise von der schwachen trennte (nicht vollständig, aber genug, um der elektrischen Ladung Bedeutung zu geben).

Ich glaube, die Anklage auf die W + Und W Bosonen soll die entsprechenden Transformationen ausgleichen. Dies ist nur die Theorie und als Boson sind sie imaginäre virtuelle Teilchen. Es wird auch angenommen, dass ihre Energie oder sogar Ladung sogar aus der lokalen Umgebung geliehen werden kann, während sich die Teilnehmer am Prozess zunächst verschulden, aber die Energie oder Ladung an die Umwelt zurückgeben, sobald die Veranstaltung abgeschlossen ist.