Warum unterscheiden sich das Z-Boson und das Photon?

Ihre Unterschiede (und Gründe):

$\bullet$(1)$Z$Boson ist massiv und Photon ist masselos.

• Wie Sie gesagt haben$Z$Das Boson ist aufgrund des Higgs-Mechanismus massiv (~91 Gev), aber das Photon bleibt im ununterbrochenen U(1)-Sektor.

$\bullet$(2)$Z$Boson hat eine andere Eichkopplung als das Photon. Sehen Sie sich die kovariante Ableitung an (siehe Peskin&Shroeder Intro to QFT, Kap. 22):

Das Standardmodell der elektroschwachen Symmetriebrechung ist

$$\text{SU(2) $\times$ U(1)$_Y$ $\to$ U(1)$_{em}$}$$ mit U(1) $_Y$macht Hyper-U(1)-Ladung $Y$, die von der elektromagnetischen Ladung U(1) verschieden ist $_{em}$Aufladung $$e=\frac{gg'}{\sqrt{g^2+g'^2}}.$$ Beachten Sie, dass das Photon von U(1) $_{em}$hat der U(1)-Generator durch $T^3+Y$(Mischen zwischen SU(2) und U(1) $_{Y}$). Ähnlich, $Z$Boson hat einen Generator (Mischung zwischen SU(2) und U(1) $_{Y}$) von $g^2T^3+g'^2Y$. Allerdings sind die Kopplungen zweier Bosonen unterschiedlich.

Wie du gesagt hast,$Z$Boson hat Kopplung an neutrales Teilchen (neutral unter U(1)$_{em}$), aber das Photon nicht. Der Grund ist, " geladen zu werden " unter ununterbrochenem U(1)$_{em}$(dh$T^3+Y$) ist nicht dasselbe wie „ geladen zu werden “ unter einem von drei Generatoren einer defekten SU(2) (d. h$g^2T^3+g'^2Y$).

$\bullet$(3) Feynman-Regeln sind zueinander analog, aber mit unterschiedlichen Kopplungen:

Quelle für Feynman-Regeln: Griffiths: Intro to Elementary Particles.