Wie viele Arten von "schwachen Ladungen" gibt es?

Für Strom haben wir eine Ladung, für die starke Kraft drei. Wie viele sind mit der schwachen Kraft verbunden? Drittens wegen der W- und Z-Teilchen? Für die schwache Kraft gibt es den Isospin, der die Rolle spielt, die (zum Beispiel) die elektrische Ladung für die em-Wechselwirkung spielt. Dann gibt es noch die Beziehung Y = 2 Q − ich 3 , wobei Y die schwache Hyperladung, Q die Einheit der elektrischen Ladung und ist ich 3 der schwache Isospin entlang einer z-Achse. Schwacher Isospin und schwache Hyperladung erscheinen mir eher künstlich als echte Ladungen.

In der alten Theorie der starken Kraft gab es drei Teilchen (wie die W + / − - und die Z 0 -Teilchen für die schwache Kraft), von denen angenommen wurde, dass sie die starke Kernkraft vermitteln: die π + / − -Partikel und die π 0 -Partikel. Es stellte sich heraus, dass diese Wechselwirkungen restlos waren.

Dasselbe kann für die schwache Wechselwirkung gelten. Vielleicht gibt es eine grundlegendere, sehr starke Wechselwirkung (viel stärker als die starke Kernkraft), deren Restkraft die schwache Wechselwirkung ist. Siehe zum Beispiel diesen Artikel, Seite 153:

„Wenn unsere Vermutung richtig ist, sollten die schwachen Wechselwirkungen nicht als eine der fundamentalen Kräfte der Natur betrachtet werden. Um eine solche Vermutung zu beweisen, sollten wir in der Lage sein, die beobachteten schwachen Wechselwirkungsphänomene aus unserer fundamentalen Hyperfarbe und unseren Farbkräften abzuleiten.“ . Dies können wir derzeit nicht tun. Wir sind jedoch in der Lage, die Symmetrieeigenschaften der Kräfte zwischen zusammengesetzten Hyperfarben-Singulett-Fermionen zu untersuchen."

Antworten (3)

Das Problem mit "schwachen Ladungen" besteht darin, dass die elektroschwache Symmetrie spontan gebrochen wird. Vor der Symmetriebrechung wird die elektroschwache Symmetrie durch an beschrieben S U ( 2 ) L × U ( 1 ) Y Gauge-Gruppe. Dies ergibt drei Ladungen: Schwache Hyperladung Y zum U ( 1 ) Y und schwacher Isospin (Gesamt-Isospin T und dritte Komponente T 3 ) für die S U ( 2 ) L . Einige Beispiele für Gebührenzuweisungen:

e L (linkshändiges Elektron): T = 1 / 2 , T 3 = − 1 / 2 , Y = − 1

v L (linkshändiges Neutrino): T = 1 / 2 , T 3 = 1 / 2 , Y = − 1

e R (rechtshändiges Elektron): T = 0 , T 3 = 0 , Y = − 2

W 1 , W 2 , W 3 ( S U ( 2 ) L Eichbosonen): T = 1 , T 3 = − 1 , 0 , 1 , Y = 0

Der Higgs-Mechanismus bricht die S U ( 2 ) L × U ( 1 ) Y Symmetrie, und nur eine Untergruppe U ( 1 ) e m ununterbrochen bleibt, was dem Elektromagnetismus entspricht. Aber das bitte beachten U ( 1 ) e m ≠ U ( 1 ) Y (Tatsächlich ist die elektrische Ladung Q = T 3 + Y 2 ), und dass schwache Wechselwirkungen allein nicht in a passen S U ( 2 ) Gruppe. Wir können also nicht wirklich von "schwachen Ladungen" sprechen.

+1 für "kann nicht wirklich über 'schwache Ladungen' sprechen". Diese spezielle Zeile korrigiert das Missverständnis des OP am besten.
Was ist mit kosmischen Saiten, in denen der Zustand vor dem Symmetriebruch oder in kleinerem Maßstab der Farbbruch und die Elektroschwäche ist? So wie ich meine Haare kämme, muss es immer einen einzelnen Punkt in meinen Haaren geben. Es wurde gezeigt, dass kosmische Texturen nicht existieren.
In Bezug auf "kann nicht wirklich über schwache Ladungen sprechen", gibt es einen Präzedenzfall für das Gegenteil ; Sie haben jedoch Recht, dass die Situation relativ kompliziert ist.
Die EW-Gruppe ist jedoch nicht explizit gebrochen. So bleibt auch nach EWSB die ursprüngliche SU2xU1-Symmetrie erhalten. Es ist meiner Meinung nach nicht unsinnig, in diesem Sinne von schwachen Ladungen zu sprechen. Außerdem ist die Energieskala in der Frage nicht angegeben, bei der wir uns durchaus befinden könnten T > T E W , also verstehe ich nicht, warum es für die EW-Gruppe relevant ist.

Du verwechselst hier einiges. Wenn Sie „drei“ für die starke Kraft sagen, zählen Sie die Anzahl der Farben der Quarks, aber wenn Sie „drei“ für die schwache Kraft erraten, zählen Sie die Anzahl der Kraftträger.

Das sind zwei verschiedene Dinge. Wenn Sie beispielsweise die Anzahl der Gluonen (die Kraftträger für die starke Kraft) zählen, erhalten Sie acht , nicht drei.

In der Regel für eine Spurweite G , ist die Anzahl der unterschiedlichen Teilchen eines Typs gleich der Dimension ihrer Darstellung unter G . Der Kraftträger ist immer in der adjungierten Darstellung , die Dimension gleich hat G selbst, und alle uns bekannten Materieteilchen verwandeln sich in die fundamentale Darstellung . Für die drei Kräfte gilt also:

  • Elektromagnetismus, G = U ( 1 ) . Ein Materieteilchen (Elektron), ein Kraftträger (Photon).
  • Schwache Kraft, G = S U ( 2 ) . Zwei Materieteilchen, drei Kraftträger ( W + , W − , Z ).
  • Starke Kraft, G = S U ( 3 ) . Drei Materieteilchen (Quarks), acht Kraftträger (Gluonen).

Dann ist die Antwort auf Ihre Frage zwei oder drei, je nachdem, was Sie meinten.

@kazhou Wie heißen diese beiden Ladungen und gibt es einen Zusammenhang mit den sechs zusätzlichen Dimensionen in der Stringtheorie (1 + 2 + 3 = 6)?
Ist es nicht möglich, dass die schwache Kraft eine Restkraft ist, wie es einst die starke Kraft war (vermittelt durch das massive Pion)?
@descheleschilder Wenn Sie die beiden Materieteilchen mit schwacher Kraft meinen, sind dies das Elektron und das Neutrino. (die es auch jeweils in 3 Untergeschmacksrichtungen gibt). Die Superstring-Theorie hat 10 Dimensionen (andere Theorien unterscheiden sich), und die zusätzlichen 6 können aus einer ähnlichen Lie-Algebra stammen, sind aber definitiv nicht auf die Summierung der absoluten Werte der obigen Kräfte zurückzuführen.
@Adam Marshall Ich habe das gedacht, weil in der frühen Kaluza-Klein-Theorie eine fünfte littleDimension für die elektrische Ladung eingeführt wurde (zusätzlich zur Schwerkraft), also wird vielleicht dasselbe für die anderen fünf Ladungen getan.
Aber Quarks haben auch elektrische Ladung?

Ich würde zwei sagen, was angenehm mit dem übereinstimmt S U ( 2 ) Struktur der schwachen Kraft. Einer ist die Kopplungsstärke mit der Z Boson , und eines ist der schwache Isospin, der durch das angehoben und gesenkt wird W ± .

Schwache Kraft wird NICHT durch a beschrieben S U ( 2 ) Gruppe wird die elektroschwache Kraft durch a beschrieben S U ( 2 ) L × U ( 1 ) Y Gruppe, aber es ist durch den Higgs-Mechanismus gebrochen und nein S U ( 2 ) Untergruppe bleibt ungebrochen, nur eine U ( 1 ) e m Untergruppe.
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