弱同位旋

在粒子物理学中，弱同位旋是一个与弱相互作用相关联的量子数，类比了强相互作用中同位旋的观点。弱同位旋通常用T或I来表示，其第三分量则写作T_z、T₃、I_z或I₃。^[1]弱同位旋是对弱超荷的一个补充，其一起统一了弱相互作用和电磁相互作用。

弱同位旋守恒定律表明了弱同位旋第三分量T₃的守恒：在所有弱相互作用过程中，T₃必须守恒。T₃也在其它已知相互作用中守恒，因此它是一个广泛守恒的量子数。因为这个缘故，T₃是一个比T本身更重要的量子数，经常术语“弱同位旋”就代表着“弱同位旋第三分量”。

与手征性的关系

有着负手征性（又称为“左旋”）的费米子有T=¹⁄₂，并能够两两配对使T₃=±¹⁄₂，这样的一对费米子在弱相互作用下表现相同。例如，上类夸克（u、c、t）有T₃=+¹⁄₂，经常衰变为下类夸克：（d、s、b），带有T₃=-¹⁄₂，或者是反过来。另一方面，一个夸克从来不会弱衰变为T和自己相同的夸克。对于左旋轻子也是这样，存在由T₃=-¹⁄₂的带电轻子（e^-、μ^-、τ^-）和T₃=+¹⁄₂的中微子（ν_e、ν_μ、ν_τ）组成的对。

有着正手征性（又称“右旋”）的费米子有T=0，只能单个作为一组，不参与弱相互作用。

电荷Q，与弱同位旋T₃，和弱超荷Y_W有关，关系式为：

${\displaystyle Q=T_{3}+{\frac {Y_{\mathrm {W} }}{2}}.}$

弱同位旋与W玻色子

与弱同位旋相关的对称性是SU(2)。这一对称性需要能改变弱同位旋荷的玻色子：W⁺、W^-和W⁰。这暗示W玻色子有T = 1，并且有不同值的T₃。

• W⁺玻色子（T₃ = +1）在过程{(T₃ = +1⁄2) → (T₃ = -1⁄2)}中被发射，
• W^-玻色子（T₃ = -1）在过程{(T₃ = -1⁄2) → (T₃ = +1⁄2)}中被发射，
• W⁰玻色子（T₃ = 0）会在T₃不变的过程中发射。然而，在电弱统一的框架下，W⁰玻色子会与弱超荷规范玻色子B混合，形成实际观测到的Z玻色子和量子电动力学中的光子。

另见

• 标准模型
• 弱超荷

参考

1. 消歧义：I也被用作“通常的”同位旋，其第三分量也用I₃和I_z。T也表示顶数。这篇文章中我们采用T和T₃。