¿Cuántos tipos de "cargas débiles" existen?

Para la electricidad tenemos una carga, para la fuerza fuerte tres. ¿Cuántos hay conectados a la fuerza débil? ¿Tres, por las partículas W y Z? Para la fuerza débil, está el isospín, que juega el papel que (por ejemplo) juega la carga eléctrica para la interacción em. Luego está la relación Y = 2 q − yo 3 , donde Y es la hipercarga débil, Q la unidad de carga eléctrica y yo 3 el isospin débil a lo largo de un eje z. El isospin débil y la hipercarga débil me parecen bastante artificiales, en lugar de cargas reales.

En la vieja teoría de la fuerza fuerte, había tres partículas (como la W + / − - y el Z 0 -partícula para la fuerza débil) que se pensaba que transmitían la fuerza nuclear fuerte: la π + / − -partículas y el π 0 -partícula. Resultó que estas interacciones eran residuales.

Lo mismo puede ser cierto para la interacción débil. Tal vez haya una interacción más fundamental, muy fuerte (mucho más fuerte que la fuerza nuclear fuerte), cuya fuerza residual es la interacción débil. Ver por ejemplo este artículo, página 153:

"Si nuestra conjetura es correcta, las interacciones débiles no deberían considerarse como una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Para probar tal conjetura, deberíamos poder derivar los fenómenos de interacción débil observados a partir de nuestras fuerzas fundamentales de hipercolor y color. "Esto no lo podemos hacer, en la actualidad. Sin embargo, podemos estudiar las propiedades de simetría de las fuerzas entre los fermiones compuestos de hipercolor-singlete".

Respuestas (3)

El problema con las "cargas débiles" es que la simetría electrodébil se rompe espontáneamente. Antes de la ruptura de la simetría, la simetría electrodébil se describe mediante una S tu ( 2 ) L × tu ( 1 ) Y grupo de calibre. Esto equivale a tres cargas: hipercarga débil Y por tu ( 1 ) Y e isospin débil (isospin total T y tercer componente T 3 ) Para el S tu ( 2 ) L . Algunos ejemplos de asignaciones de cargos:

mi L (electrón zurdo): T = 1 / 2 , T 3 = − 1 / 2 , Y = − 1

v L (neutrino zurdo): T = 1 / 2 , T 3 = 1 / 2 , Y = − 1

mi R (electrón diestro): T = 0 , T 3 = 0 , Y = − 2

W 1 , W 2 , W 3 ( S tu ( 2 ) L bosones de norma): T = 1 , T 3 = − 1 , 0 , 1 , Y = 0

El mecanismo de Higgs rompe el S tu ( 2 ) L × tu ( 1 ) Y simetría, y sólo un subgrupo tu ( 1 ) mi metro permanece intacto, lo que corresponde al electromagnetismo. Pero tenga en cuenta que tu ( 1 ) mi metro ≠ tu ( 1 ) Y (de hecho, la carga eléctrica es q = T 3 + Y 2 ), y que las interacciones débiles por sí solas no encajan en un S tu ( 2 ) group.Así que realmente no podemos hablar de "cargas débiles".

+1 por "realmente no puedo hablar de 'cargas débiles'". Esta línea en particular corrige mejor el malentendido del OP.
¿Qué pasa con las cuerdas cósmicas, en las que el estado es el de antes de la ruptura de la simetría, o en una escala menor de la ruptura del color y electrodébil? Al igual que me peino, siempre tiene que haber un punto singular en mi cabello. Se demostró que las texturas cósmicas no existen.
En cuanto a "realmente no puedo hablar de cargos débiles", hay un precedente de lo contrario ; sin embargo, tiene razón en que la situación es relativamente complicada.
Sin embargo, el grupo EW no está explícitamente roto. Entonces, incluso después de EWSB, se conserva la simetría original SU2xU1. En mi opinión, no es descabellado hablar de cargos débiles en este sentido. Además, la escala de energía no se especifica en la pregunta, bien podríamos estar en T > T mi W , así que no veo por qué es relevante para Higgs, el grupo EW.

Estás mezclando algunas cosas aquí. Cuando dices "tres" para la fuerza fuerte, estás contando el número de colores de los quarks, pero cuando adivinas "tres" para la fuerza débil, estás contando el número de portadores de fuerza.

Estas son dos cosas diferentes. Por ejemplo, si contaras el número de gluones (los portadores de fuerza de la fuerza fuerte), obtendrías ocho , no tres.

En general, para un grupo de calibre GRAMO , el número de partículas distintas de algún tipo es igual a la dimensión de su representación bajo GRAMO . El portador de fuerza está siempre en la representación adjunta , que tiene una dimensión igual a GRAMO sí mismo, y todas las partículas de materia que conocemos se transforman en la representación fundamental . Así que para las tres fuerzas, tenemos:

  • Electromagnetismo, GRAMO = tu ( 1 ) . Una partícula de materia (electrón), un portador de fuerza (fotón).
  • fuerza débil, GRAMO = S tu ( 2 ) . Dos partículas de materia, tres portadores de fuerza ( W + , W − , Z ).
  • Fuerza potente, GRAMO = S tu ( 3 ) . Tres partículas de materia (quarks), ocho portadores de fuerza (gluones).

Entonces la respuesta a tu pregunta es dos o tres, dependiendo de lo que hayas querido decir.

@kazhou ¿Cómo se llaman estas dos cargas y existe una conexión con las seis dimensiones adicionales en la teoría de cuerdas (1+2+3=6)?
¿No es posible que la fuerza débil sea una fuerza residual, como lo fue la fuerza fuerte (mediada por el pión masivo)?
@descheleschilder Si te refieres a las dos partículas de materia de fuerza débil, son el electrón y el neutrino. (que también vienen en 3 subsabores cada uno). La teoría de supercuerdas tiene 10 dimensiones (otras teorías difieren), y las 6 adicionales pueden originarse a partir de un álgebra de Lie similar, pero definitivamente no se deben a la suma de los valores absolutos de las fuerzas anteriores.
@Adam Marshall Estaba pensando esto porque en la teoría temprana de Kaluza-Klein littlese introdujo una quinta dimensión para la carga eléctrica (además de la gravedad), por lo que tal vez se haga lo mismo con las otras cinco cargas.
¿Pero los quarks también tienen carga eléctrica?

Diría dos, lo cual es gratamente consistente con la S tu ( 2 ) Estructura de la fuerza débil. Uno es la fuerza de acoplamiento con el Z bosón , y uno es el isospín débil que sube y baja por el W ± .

La fuerza débil NO se describe mediante una S tu ( 2 ) grupo, la fuerza electrodébil se describe mediante un S tu ( 2 ) L × tu ( 1 ) Y grupo, pero está roto por el mecanismo de Higgs y no S tu ( 2 ) subgrupo permanece intacto, sólo un tu ( 1 ) mi metro subgrupo.
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