Заряженный ток

Один из способов взаимодействия частиц со слабым взаимодействием

Взаимодействия заряженных токов — один из способов взаимодействия субатомных частиц посредством слабого взаимодействия . Эти взаимодействия опосредуются
Вт⁺
и
Вт⁻
бозоны .

Проще говоря

Простейшая диаграмма Фейнмана бета -распада . Он содержит заряженное токовое взаимодействие в каждой вершине.

Взаимодействия заряженных токов представляют собой наиболее легко обнаруживаемый класс слабых взаимодействий. Слабое взаимодействие наиболее известно как посредник ядерного распада . У него очень малый радиус действия, но это единственная сила (кроме гравитации ), которая взаимодействует с нейтрино . Слабое взаимодействие передается через обменные частицы W и Z. Из них W-бозон имеет либо положительный, либо отрицательный электрический заряд и обеспечивает поглощение и испускание нейтрино электрически заряженной частицей или вместе с ней. Во время этих процессов W-бозон вызывает эмиссию или поглощение электронов или позитронов или изменение аромата кварка, а также его электрического заряда, например, при бета-распаде или K-захвате . ^[1]

Напротив, частица Z электрически нейтральна, и обмен Z-бозоном не влияет на квантовые числа взаимодействующих частиц, за исключением передачи импульса, спина и энергии.

Поскольку обмен W-бозонами включает в себя перенос электрического заряда (а также перенос слабого изоспина , тогда как слабый гиперзаряд не передается), он известен как «заряженный ток». Напротив, обмен Z-бозонами не предполагает переноса электрического заряда, поэтому его называют « нейтральным током ». В последнем случае слово «ток» не имеет ничего общего с электричеством – оно просто относится к движению Z-бозонов между другими частицами.

Определение

Название «заряженный ток» связано с токами фермионов, связанных с W-бозонами, имеющими электрический заряд. Например, вклад заряженного тока в
ν
_е
е⁻
→
ν
_е
е⁻
амплитуда упругого рассеяния равна: ^[2]

${\displaystyle {\mathfrak {M}}^{\mathrm {CC} }\propto J_{\mu }^{\mathrm {(CC)} }(\mathrm {e^{-}} \to \nu _{\mathrm {e} })\;J^{\mathrm {(CC)} \mu }(\nu _{\mathrm {e} }\to \mathrm {e^{-}} ),}$

где заряженные токи, описывающие перетекание одного фермиона в другой, имеют вид: ^[2]

${\displaystyle J^{\mathrm {(CC)\mu } }(f\to f')={\bar {u}}_{f'}\gamma ^{\mu }{\frac {1}{2}}\left(1-\gamma ^{5}\right)u_{f}.}$

W-бозон может взаимодействовать с любой частицей со слабым изоспином (т.е. с любыми левыми фермионами Стандартной модели ). ^{[Примечание 1]}

Смотрите также

• Нейтральный ток
• W и Z-бозоны

Примечания

1. W-бозон также может связываться с любым электрослабым калибровочным бозоном и бозоном Хиггса , но они обычно не характеризуются как взаимодействия с заряженным током.

Рекомендации

1. «Раздаточный материал 8 по физике элементарных частиц» (PDF) . Эдинбургский университет . Проверено 19 мая 2021 г.
2. Гамильтон, Кейт (2016–2017). «Заряженный ток слабых взаимодействий I» (PDF) . Университетский колледж Лондона. п. 16 . Проверено 7 мая 2021 г.