¿Por qué los electrones tendrían carga débil? [cerrado]

Hay algunas cosas diferentes a las que podría referirse como "carga débil", y no estoy seguro de cuál ha elegido aquí. El electrón y los demás leptones cargados son miembros de dobletes débiles de isospín ; deben tener isospín débil total$\frac12$poder rotar en sus correspondientes neutrinos, interacción mediada por la$W^\pm$bosón

Wikipedia piensa que "carga débil" es hipercarga débil , que es$-1$para leptones zurdos (cargados y neutrinos ambos) y$+1$para bariones zurdos; las hipercargas para las partículas dextrógiras son diferentes para tener en cuenta el hecho de que un neutrino dextrógiro tendría cero hipercarga débil y no participaría en interacciones débiles de corriente cargada.

Tengo un sesgo profesional por considerar la "carga débil" como algo análogo a la carga eléctrica: un parámetro intrínseco a una partícula que determina su acoplamiento a la corriente neutra débil . En este esquema las cargas electrodébiles son

$$\begin{array}{ccll} \text{particle} & \text{electric charge} & \text{weak charge} \\ e & -1 & -1 + 4 s_W^2 &\approx -0.041 \\ \nu & 0 & +1 \\ u & +\tfrac23 & +1-\tfrac83 s_W^2 &\approx +\tfrac13 \\ d & -\tfrac13 & -1 +\tfrac43 s_W^2 &\approx -\tfrac23 \\ \text{proton}=uud & +1 & +1-4s_W^2 &\approx -0.041 \\ \text{neutron}=udd & 0 & -1 \end{array}$$ Aquí $s_W^2 = \sin^2\theta_W \approx \frac14$está relacionado con el ángulo de mezcla débil , un parámetro fundamental del modelo estándar cuyo valor depende del momento . Tenga en cuenta que para el electrón y el protón la carga débil es casi cero; de hecho, la diferencia entre el impulso bajo $\sin^2\theta_W = 0.2397$y el alto impulso (" $Z$-polo") $\sin^2\theta_W = 0.23120$cambia la carga débil por $e$y $p$por un factor de dos.

Estos cargos surgen de los términos de acoplamiento en el Modelo Estándar Lagrangiano.

Como mencionó Jerry Schirmer, los electrones están involucrados en la desintegración beta de los núcleos. Esta reacción es la siguiente:

$$n \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e$$

La teoría moderna de las interacciones (electro)débiles las trata como interacciones Yang-Mills basadas en la$SU(2)\times U(1)$grupo calibre. En la reacción anterior, un nuevo portador de fuerza intermedio, el$SU(2)$bosón de calibre (específicamente,$W^-$) es presentado:

$$n \rightarrow p + W^- \rightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e$$

Para acoplar neutrinos y electrones a los bosones débiles, debemos especificar su carga débil. La estructura de la teoría gauge lo explica de forma natural.

También vale la pena mencionar que solo los electrones zurdos tienen una carga débil que no desaparece. Los electrones diestros, por otro lado, no interactúan con los bosones débiles. Se puede ver incluso a partir de la ecuación anterior, ya que la quiralidad se conserva y los antineutrinos siempre son dextrógiros.