Isospin fraco

	Sabor em Física de Partículas
	Números quânticos de sabor Isospin: I ou I3; Charme: C; Estranheza: S; Superioridade: T; Inferioridade: B′; Números quânticos relacionados Número bariônico: B; Número leptônico: L; Isospin fraco: T or T3; Carga elétrica: Q; Carga X: X; Combinações Hipercarga: Y Y = (B + S + C + B′ + T); Y = 2 (Q − I3); ; Hipercarga fraca: YW YW = 2 (Q − T3); X + 2YW = 5 (B − L); ; Mistura de sabores Matrix CKM; Matrix PMN; Complementaridade de sabor; Esta caixa: ver; discutir; editar;

Na física de partículas, o isospin fraco é um número quântico relacionado com a parte eletricamente carregada da interação fraca : Partículas com isospin fraco semi-inteiro podem interagir com os bósons W^+/-; partículas com isospin fraco zero não interagem. ^[a] O isospin fraco é uma construção paralela à ideia de isospin sob a influência da interação forte . O isospin fraco geralmente recebe o símbolo $T$ ou $I$ , com a terceira componente escrita como $T$ ₃ ou $I$ ₃ . ^[b] Isso pode ser entendido como o autovalor de um operador de carga .

T3 é mais importante que T; tipicamente o “isospin fraco” é usado como a forma curta do termo próprio “terceira componente do isospin fraco”.

A lei de conservação do isospin fraco está relacionada com a conservação de $\ T_{3}\ ;$ interações fracas conservam o $T$ ₃ . Ele também é conservado pelas interações eletromagnética e forte . Entretanto, interações com o campo de Higgs não conservam $T$ ₃, como visto diretamente pela propagação de férmions, misturando quiralidades por força de seus termos de massa resultantes do acoplamento de Higgs. Já que o valor esperado do vácuo do campo de Higgs é diferente de zero, partículas interagem com esse campo a todo tempo, mesmo no vácuo. Interações com o campo de Higgs mudam o isospin fraco das partículas (e a hipercarga fraca). Apenas uma combinação específica deles, $\ Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}Y_{\mathrm {W} }\$ (carga elétrica), é conservada.

Relação com quiralidade

Férmions com quiralidade negativa (também chamados de férmions levógiros) têm $\ T={\tfrac {1}{2}}\$ e podem ser agrupados em dubletos com $T_{3}=\pm {\tfrac {1}{2}}$ que se comportam da mesma forma sob a interação fraca . Por convenção, férmions eletricamente carregados são atribuídos $T_{3}$ com o mesmo sinal que a carga elétrica deles. ^[c] Por exemplo, quarks do tipo up ( u, c, t ) têm $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\$ e sempre se transformam em quarks do tipo down ( d, s, b ), os quais possuem $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\ ,$ e vice versa. Por outro lado, um quark nunca decai fracamente em um quark do mesmo $\ T_{3}~.$ Algo semelhante acontece com léptons levógiros, os quais existem como dubletos contendo um lépton carregado ( $e -$ , $μ -$ , $τ -$ ) com $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\$ e um neutrino ( $ν e$ , $ν μ$ , $ν τ$ ) com $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}~.$ Em todos os casos, o anti-fermion correspondente tem quiralidade invertida (anti-fermion "dextrógiro") e um sinal oposto de $\ T_{3}~.$

Férmions com quiralidade positiva (férmions "dextrógiros") e anti-férmions com quiralidade negativa (anti-férmions "levógiros") têm $\ T=T_{3}=0\$ e formam singletos que não sofrem interações fracas carregadas. ^[d]

A carga elétrica, $\ Q\ ,$ é relacionada com o isospin fraco, $\ T_{3}\ ,$ e ahipercarga fraca, $\ Y_{\mathrm {W} }\ ,$ por

Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}Y_{\mathrm {W} }~.

**Férmions levógiros no Modelo Padrão**^[1]
Geração 1			Geração 2			Geração 3
férmion	Símbolo	Isospin fraco	férmion	Símbolo	Isospin fraco	férmion	Símbolo	Isospin fraco
neutrino do elétron	$\nu _{\mathrm {e} }\$	$+{\tfrac {1}{2}}\$	neutrino muon	$\nu _{\mu }\$	$+{\tfrac {1}{2}}\$	neutrino Tau	$\nu _{\tau }\,$	$+{\tfrac {1}{2}}\$
Elétron	$\mathrm {e} ^{-}\,$	$-{\tfrac {1}{2}}\$	muon	$\mu ^{-}\,$	$-{\tfrac {1}{2}}\$	Tauon	$\tau ^{-}\,$	$-{\tfrac {1}{2}}\$
quark up	$\mathrm {u} \$	$+{\tfrac {1}{2}}\$	charme quark	$\mathrm {c} \$	$+{\tfrac {1}{2}}\$	quark top	$\mathrm {t} \$	$+{\tfrac {1}{2}}\$
quark down	$\mathrm {d} \$	$-{\tfrac {1}{2}}\$	quark estranho	$\mathrm {s} \$	$-{\tfrac {1}{2}}\$	quark inferior	$\mathrm {b} \$	$-{\tfrac {1}{2}}\$
Todas as partículas levógiras( normais ) acima têm antipartículas dextrógira correspondentes com isospin fraco igual e oposto.
Todas as partículas dextrógiras (normais) e antipartículas levógiras têm isospin fraco de 0.

Isospin fraco e os bósons W

A simetria associada ao isospin fraco é SU(2) e requer bósons Gauge com $\,T=1\,$ ( $W +$ , $W -$ e $W 0$ ) para mediar as transformações entre férmions com cargas semi-inteiras de isospin fraco. $\ T=1\$ implica que os bósons $W$ $W$ têm três valores diferentes de $\ T_{3}\ :$

Bóson $W +$ $(\,T_{3}=+1\,)$ é emitido em transições $\left(\,T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\,\right)$ → $\left(\,T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\,\right)~.$
Bóson $W 0$ $(\,T_{3}=\,0\,)$ seria emitido em interações fracas onde $\,T_{3}\,$ não muda, como por exemplo, no espalhamento de neutrinos .
Bóson $W -$ $(\,T_{3}=-1\,)$ é emitido em transições $\left(\,T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\,\right)$ → $\left(\,T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\,\right)$ .

Sob a unificação eletrofraca, o bóson $W 0$ $W 0$ se mistura com o bóson Gauge $B 0$ da hipercarga fraca ; ambos têm isospin fraco igual a zero. O bóson resultante observado $Z 0$ $Z 0$ e o fóton da eletrodinâmica quântica ; os resultantes $Z 0$ e $γ 0$ também têm isospin fraco igual a zero.

A soma do isospin fraco negativo e da carga positiva é zero para cada um dos bósons, consequentemente, todos os bósons eletrofracos têm hipercarga fraca $\ Y_{\text{W}}=0\ ,$ assim, ao contrário dos glúons da interação forte, os bósons eletrofracos não são afetados pela força que eles estão mediando.

Veja também

Hipercarga fraca
Carga fraca

Notas de rodapé

↑ Interações com o $Z 0$ está relacionado apenas indiretamente; essa interação é determinada pela carga fraca.
↑ Esse artigo usa $T$ and $T$ 3 para o isospin fraco e a sua projeção.
Apesar da notação ambígua, $I$ , geralmente, também representa a 'normal' (força forte) isospin, o mesmo serve para a sua terceira componente $I$ 3 conhecido também como $T$ 3 ou $T$ z;. Agravando a confusão, o $T$ também é usado como símbolo para o número quântico Superior.
↑ Na falta de qualquer cargas elétricas distintas, neutrinos e antineutrinos recebem o $\ T_{3}\$ oposto de seu lépton carregado correspondente; assim, todos os neutrinos levógiros são pareados com o lépton levógiro negativamente carregado com $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\ ,$ então, esses neutrinos têm $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}~.$ Já que os antineutrinos dextrógiros são pareados com os anti-léptons dextrógiros positivamente carregados com $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\ ,$ , esses antineutrinos recebem o $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}~.$ . O mesmo resultado segue da carga partícula-antipartícula e da paridade reversa, entre neutrinos levógiros ( $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\$ ) and antineutrinos dextrógeros( $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\$ ).
↑ Partículas com $\ T_{3}=0\$ não interagem com os bósons $W \pm$ ; entretanto, todos eles interagem com o bóson $Z 0$ , com a possível exceção do hipotético sterile neutrinos, ainda não incluído no Modelo Padrão. Se eles realmente existirem, os sterile neutrinos se tornariam o único férmion elemental no Modelo Padrão que não interage com o bóson $Z 0$ .