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T_z、T₃、I_z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」就代表着「弱同位旋第三分量」。

與手征性的關係

有着負手征性（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=+¹⁄₂，經常衰變為下類夸克：（d、s、b），帶有T₃=-¹⁄₂，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=-¹⁄₂的帶電輕子（e^-、μ^-、τ^-）和T₃=+¹⁄₂的中微子（ν_e、ν_μ、ν_τ）組成的對。

有着正手征性（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：

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

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。然而，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。

另見

• 標準模型
• 弱超荷

參考

1. 消歧義：I也被用作「通常的」同位旋，其第三分量也用I₃和I_z。T也表示頂數。這篇文章中我們採用T和T₃。