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Z玻色子能介导电子间的短程力吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-03-23 09:08:38

弱力是由三个大质量标准玻色子W+、W-和Z0介导的。这里中性的Z0是中性的Z玻色子。这些规范玻色子是苏(2)规范的载流子,这种对称性在电弱尺度以下的自发破坏赋予了这些玻色子巨大的质量。

电磁力和弱磁力是通过电弱尺度上SU(2)XU(1)的组合规范对称来定义的。对称性被自发破坏到U(1)规范后,只有U(1)规范对称的规范玻色子保持无质量。

这是众所周知的光子,它调节两个带电轻子之间的电磁相互作用,比如电子或正电子或两个夸克。由于它是无质量的玻色子,这种相互作用的范围是无限的。在夸克的情况下,两夸克之间的相互作用主要是由携带强作用力苏(3)规的规范玻色子(胶子)所中介的强作用力,而电磁相互作用只占总相互作用的一小部分。

弱规范玻色子也可以介导两个电子之间的相互作用,但由于它们的质量很大,这种相互作用的范围必然很短——在一个飞米的量级上。这是非常罕见的,因为使两个电子如此接近需要巨大的能量。

弱规范玻色子所介导的相互作用还有另一个特性。弱玻色子与光子不同,它区分了电子的左旋性和右旋性。在这里,利手性指的是粒子自旋的相对方向和线性动量。它也被称为粒子的螺旋度。如果自旋和线性动量指向同一个方向,那么这个电子就被称为右手性,如果它们指向相反的方向,这个电子就是左手性。

在基于加速器的实验中,所有三个弱玻色子都被证明更喜欢左手轻子。Z0玻色子被认为稍微倾向于左电子,与右电子相比,它稍微倾向于左电子。因此,尽管由Z0玻色子调节的两个电子之间的相互作用是罕见的事件,但它会显示出对左手电子的轻微偏向,而不是右手电子。

实验表明,W+和W-玻色子只与左手电子耦合。换句话说,这些弱玻色子所介导的相互作用对于右手电子来说显示为零事件。左手轻子的弱力计玻色子的偏置是自然界中一个非常深的谜。
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