¿Son los neutrones de calibre neutrales a todas las fuerzas de calibre?

¿Son los neutrones de calibre neutrales a todas las fuerzas de calibre?

No. Los neutrones tienen un momento magnético sustancial y, por lo tanto, sienten un campo magnético.

El neutrón está compuesto de quarks (y miles de millones de antiquarks) tanto de quiralidad izquierda como derecha: los términos de masa de los quarks los conectan entre sí y ambas especies tienen un papel que desempeñar.

Además, fácilmente se ve en la revisión de PDG que la hipercarga débil se conecta a ambas especies de una manera magníficamente desequilibrada (Feynman solía llamarlo "torcido"). Entonces, por necesidad , el neutrón no puede ser neutral débil.

Por ejemplo, el quark efectivo Lagrangiano en el SM tiene un término como

Pero el rango de la interacción débil representada por esto es 0.1% del tamaño del neutrón, un fermi, así que todo sucede en su interior, si quisieras una metáfora onírica. Es difícil ver cómo sería una "fuerza débil externa". (Podría ser un acoplamiento pseudoescalar virtual, como$K^-$, pero no te preocupes...) Entonces, la carga de isospín débil del neutrón es un lío de malvavisco computable en el álgebra actual, y no se desvanece. (Cf. Erler & Su Progress in Particle and Nuclear Physics Volumen 71, julio de 2013, páginas 119-149).

Con argumentos similares, puede ver que el acoplamiento de corriente neutra del neutrón es distinto de cero, y sondea los quarks L y R dentro de él, porque la hipercarga débil U(1) se acopla de manera no trivial a ambos. Pero la inteligente combinación de electromagnetismo de Weinberg permanece intacta, y una identidad de Ward asegura que las interacciones a muy larga distancia de un fotón con el neutrón desaparezcan: carga cero. (En distancias más cortas, hay interacciones magnéticas, como señala la respuesta de G.Smith ).

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  Supongamos que no consideramos el mar de quarks. Solo la teoría de la representación de un estado ligado a un fermión. ¿El neutrón dextrógiro como estado ligado cuenta como calibre neutral para todas las fuerzas de calibre? 𝑢𝑅𝑑𝑅𝑑𝑅, suponga que el condensado de Higgs es cero (por lo tanto, los quarks diestros [SU(2) singulete] no pueden emparejarse con los zurdos [SU(2) doblete] a través del término de masa.

Bien, en este escenario hipotético de ciencia ficción, ese operador sería un singlete. En otras palabras, SI lograras fugarte con todos los fermiones zurdos a otro universo, dejando atrás solo campos R, entonces, de hecho, tu operador sería de calibre neutral. (Pretenderé que la unión no se realiza por color, ya que el confinamiento del color está relacionado de maneras misteriosas con la ruptura de la simetría quiral dinámica, que en realidad genera masas de quarks en realidad: los quarks constituyentes obtienen una masa de ~ 300 MeV incluso para los quarks actuales sin masa). También está la cuestión de la hipercarga, ahora intacta, que por lo tanto no necesita mezclarse con$T_3$de$SU(2)_L$ya no (!); ángulo de Weinberg cero, por lo que sería identificable con EM. Más allá de las interacciones del momento de Pauli magnético de corta distancia, a larga distancia, ese operador teórico sería neutral. (El agujero negro que se lo comió no proporcionaría ningún rastro memorable).

Hay una buena complementariedad entre las constantes que describen los acoplamientos de los diversos estados débiles de isospín y el fotón (a los que nos referimos como "carga eléctrica") y un conjunto correspondiente de acoplamientos entre esos estados de sabor y la corriente neutra débil, transportada por el Z bosón Resulta que, en un sistema de unidades donde el neutrino y el neutrón tienen aproximadamente una unidad de "carga débil" (con signos opuestos), las cargas débiles del electrón y el protón son "pequeñas" de una manera que es sensible al ángulo de Weinberg.

Aquí hay una respuesta más detallada sobre la carga débil del protón , con algunos enlaces a la literatura.