弱同位旋

在粒子物理學中，弱同位旋是一個與弱相互作用相關聯的量子數，類比了強相互作用中同位旋的觀點。弱同位旋通常用T或I來表示，其第三分量則寫作Tz、T3、Iz或I3。[1]弱同位旋是對弱超荷的一個補充，其一起統一了弱相互作用和電磁相互作用。

弱同位旋守恆定律表明了弱同位旋第三分量T3的守恆：在所有弱相互作用過程中，T3必須守恆。T3也在其它已知相互作用中守恆，因此它是一個廣泛守恆的量子數。因為這個緣故，T3是一個比T本身更重要的量子數，經常術語“弱同位旋”就代表著“弱同位旋第三分量”。

基本介紹

• 中文名：弱同位旋
• 外文名：Weak isospin
• 領域：量子力學

與手征性的關係

有著負手征性（又稱為“左旋”）的費米子有T=1⁄₂，並能夠兩兩配對使T₃=±1⁄₂，這樣的一對費米子在弱相互作用下表現相同。例如，上類夸克（u、c、t）有T₃=+⁄₂，經常衰變為下類夸克：（d、s、b），帶有T₃=-⁄₂，或者是反過來。另一方面，一個夸克從來不會弱衰變為T和自己相同的夸克。對於左旋輕子也是這樣，存在由T₃=-⁄₂的帶電輕子（e、μ、τ）和T₃=+⁄₂的中微子（ν_e、ν_μ、ν_τ）組成的對。

有著正手征性（又稱“右旋”）的費米子有T=0，只能單個作為一組，不參與弱相互作用。

電荷Q，與弱同位旋T₃，和弱超荷Y_W有關，關係式為：

弱同位旋與W玻色子

與弱同位旋相關的對稱性是SU(2)。這一對稱性需要能改變弱同位旋荷的玻色子：W⁺、W^-和W⁰。這暗示W玻色子有T= 1，並且有不同值的T3。

W⁺玻色子（T₃= +1）在過程{(T₃= +1⁄₂) → (T₃= -1⁄₂)}中被發射。

W^-玻色子（T₃= -1）在過程{(T₃= -1⁄₂) → (T₃= +1⁄₂)}中被發射。

W⁰玻色子（T₃= 0）會在T₃不變的過程中發射。而然，在電弱統一的框架下，W⁰玻色子會與弱超荷規範玻色子B混合，形成實際觀測到的Z玻色子和量子電動力學中的光子。

同位旋

同位旋（Isospin），為與強相互作用相關的量子數。1932年，海森堡為解釋新發現中子的對稱性而引入同位旋。對於強力相同而電荷不同的粒子，可以看作是相同粒子處在不同的電荷狀態，我們用同位旋來描述這種狀態。同位旋並不是自旋，也不具有角動量的單位。它是無量綱的一個物理量。之所以叫做“同位旋”，只是因為其數學描述與自旋很類似。

在強相互作用過程中，同位旋守恆，但在弱相互作用、電磁相互作用過程中，同位旋不一定守恆。強子的同位旋反映了組成強子的上夸克和下夸克之間的對稱性。

同位旋守恆是味守恆的一種。

另見

• 標準模型
• 弱超荷