: weak interaction41
放射性ベータ崩壊は弱い相互作用によるものであり、中性子を陽子、電子、電子反ニュートリノに変換する。
標準模型
標準模型素粒子

(QFD)(EWT)QFD使[1]QFD(QCD)(QED)

背景

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2

W+, W, Z3

6β



1414使[2]


歴史

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19334[3][4]

[]196812[5][6]

WZ1983[7]

特性

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弱い相互作用による様々な崩壊ルートとその可能性を示す図。線の強度はCKM行列により与えられる。





PCP



90 GeV/c2[8]WZ寿1024 [9]1071061102[10][11]10171016 m[11][10]1018m1.53×1017m10,000[12]

[11][13]

21

[14]W-[15]

W寿1016寿1081寿[16]15[15]

弱アイソスピンと弱超電荷

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標準模型における左巻きフェルミ粒子[17]
第1世代 第2世代 第3世代
フェルミ粒子 記号 弱アイソスピン フェルミ粒子 記号 弱アイソスピン フェルミ粒子 記号 弱アイソスピン
電子ニュートリノ     ミューニュートリノ     タウニュートリノ    
電子     ミュー粒子     タウ粒子    
アップクォーク     チャームクォーク     トップクォーク    
ダウンクォーク     ストレンジクォーク     ボトムクォーク    
上記の左巻きの粒子は全て、等しく反対の弱アイソスピンを持つ対応する右巻きの反粒子を持つ。
全ての右巻き粒子と左巻き反粒子には0の弱アイソスピンがある。

T3++12+12++12+12T3T3++12T3+12
 
π+

+1π+νμ(++12)μ+++12[16]



 

YWQT30120U(1)

相互作用の種類

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弱い相互作用には2つのタイプがある(頂点と呼ばれる)。1番目は電荷を運ぶ粒子(W+やW-ボソンなど)により媒介されるため、「荷電カレント相互作用」と呼ばれる。ベータ崩壊現象は、この荷電カレント相互作用によって引き起こされる。2番目は中性粒子であるZボソンにより媒介されるため「中性カレント相互作用」と呼ばれる。

荷電カレント相互作用

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中性子の間に重いW-ボソンを介した陽子電子電子反ニュートリノへのベータマイナス崩壊のファインマン・ダイアグラム

1W++10

 

13dW-W++23uCKM3W+W-

 

W寿

 

W[18]

W-W-[19]
 

中性カレント相互作用

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中性カレント相互作用において、クォークレプトン電子ミューオンなど)は中性Zボソンを放出もしくは吸収する。例えば

 

Wボソン同様、Zボソンも急速に崩壊する[18]。例えば

 

電弱理論

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2196831979[20]3W+, W-, Z, 3γ, [21]

441U(1)333W+, W-, Z4[21]

ZW201274CMSATLAS125127 GeV/c22013314[22]

SU(2)SU(2)[23]

対称性の破れ

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左巻きと右巻きの粒子: pは粒子の運動量、Sはスピン。条件間の反射対称性は欠いていることに留意。

[24]195019571957[25]

1957VAVAZ

CPCPPC1964KCP21980[26]1973CP2[27]32008[28]

CP31[29]

脚注

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(一)^ Griffiths, David (2009). Introduction to Elementary Particles. pp. 5960. ISBN 978-3-527-40601-2 

(二)^ The Nobel Prize in Physics 1979: Press Release. NobelPrize.org. Nobel Media. 2011322

(三)^ Fermi, Enrico (1934). Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I. Zeitschrift für Physik A 88(34): 161177. Bibcode: 1934ZPhy...88..161F. doi:10.1007/BF01351864. 

(四)^ Wilson, Fred L. (December 1968). Fermi's Theory of Beta Decay. American Journal of Physics 36(12): 11501160. Bibcode: 1968AmJPh..36.1150W. doi:10.1119/1.1974382. 

(五)^ Steven Weinberg, Weak Interactions, and Electromagnetic Interactions. 2018715

(六)^ 1979 Nobel Prize in Physics. Nobel Prize. 201476. https://web.archive.org/web/20140706082221/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/ 

(七)^ Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p. 8

(八)^ W.-M. Yao et al. (Particle Data Group) (2006). Review of Particle Physics: Quarks. Journal of Physics G 33: 11232. arXiv:astro-ph/0601168. Bibcode: 2006JPhG...33....1Y. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. http://pdg.lbl.gov/2006/tables/qxxx.pdf. 

(九)^ Peter Watkins (1986). Story of the W and Z. Cambridge: Cambridge University Press. p. 70. ISBN 978-0-521-31875-4. https://books.google.com/books?id=J808AAAAIAAJ&pg=PA70 

(十)^ abCoupling Constants for the Fundamental Forces. HyperPhysics. Georgia State University. 201132

(11)^ abcJ. Christman (2001). The Weak Interaction. Physnet. Michigan State University. 2011720201910

(12)^ Electroweak. The Particle Adventure. Particle Data Group. 201133

(13)^ Walter Greiner; Berndt Müller (2009). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. p. 2. ISBN 978-3-540-87842-1. https://books.google.com/books?id=yWTcPwqg_00C 

(14)^ Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p. 29. NB. The neutral pion, however, decays electromagnetically, and several mesons mostly decay strongly, when their quantum numbers allow.

(15)^ abCottingham & Greenwood (1986, 2001), p. 28

(16)^ abCottingham & Greenwood (1986, 2001), p. 30

(17)^ Baez, John C.; Huerta, John (2009). The Algebra of Grand Unified Theories. Bull. Am. Math. Soc. 0904: 483552. arXiv:0904.1556. Bibcode: 2009arXiv0904.1556B. doi:10.1090/s0273-0979-10-01294-2. http://math.ucr.edu/~huerta/guts/node9.html 20131015. 

(18)^ abK. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010). Gauge and Higgs Bosons. Journal of Physics G 37. Bibcode: 2010JPhG...37g5021N. doi:10.1088/0954-3899/37/7a/075021. http://pdg.lbl.gov/2010/tables/rpp2010-sum-gauge-higgs-bosons.pdf. 

(19)^ K. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010). n. Journal of Physics G 37: 7. Bibcode: 2010JPhG...37g5021N. doi:10.1088/0954-3899/37/7a/075021. http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-n.pdf. 

(20)^ The Nobel Prize in Physics 1979. NobelPrize.org. Nobel Media. 2011226

(21)^ abC. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). Review of Particle Physics  Higgs Bosons: Theory and Searches. Physics Letters B 667: 16. Bibcode: 2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/higgs_s055.pdf. 

(22)^ New results indicate that new particle is a Higgs boson | CERN. Home.web.cern.ch. 2013920

(23)^ Claudson, M.; Farhi, E.; Jaffe, R. L. (1 August 1986). Strongly coupled standard model. Physical Review D 34(3): 873887. doi:10.1103/PhysRevD.34.873. http://prd.aps.org/abstract/PRD/v34/i3/p873_1 201924. 

(24)^ Charles W. Carey (2006). Lee, Tsung-Dao. American scientists. Facts on File Inc.. p. 225. ISBN 9781438108070. https://books.google.com/books?id=00r9waSNv1cC&pg=PA225 

(25)^ The Nobel Prize in Physics 1957. NobelPrize.org. Nobel Media. 2011226

(26)^ The Nobel Prize in Physics 1980. NobelPrize.org. Nobel Media. 2011226

(27)^ Kobayashi, Makoto; Maskawa, Toshihide (1973-02). CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction (). Progress of Theoretical Physics (The Yukawa Institute for Theoretical Physics and the Physical Society of Japan) 49(2). doi:10.1143/PTP.49.652. hdl:2433/66179. https://doi.org/10.1143/PTP.49.652 2023127. 

(28)^ The Nobel Prize in Physics 2008. NobelPrize.org. Nobel Media. 202069

(29)^ Paul Langacker (2001) [1989]. Cp Violation and Cosmology. In Cecilia Jarlskog. CP violation. London, River Edge: World Scientific Publishing Co.. p. 552. ISBN 9789971505615. https://books.google.com/books?id=U5TC5DSWOmIC 

参考文献

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一般向け

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テキスト

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関連項目

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外部リンク

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