중성 전류

입자물리학 표준모형
표준모델의 기초입자
배경 입자물리학 표준 모델 양자장 이론 게이지 이론 자연대칭파단 힉스 메커니즘
구성 요소 전기와크 상호작용 양자 색역학 CKM 행렬 표준모형수학
제한 사항 강력한 CP 문제 계층 문제 중성미자 진동 표준 모델을 벗어난 물리학
과학자들 러더퍼드 · 톰슨 · 채드윅 · 보스 · 수다르산 · 데이비스 주니어 · 앤더슨 · 페르미 · 디락 · 파인만 · 루비아 · 겔만 · 켄달 · 테일러 · 프리드먼 · 파월 · P. W. 앤더슨 · 글래쇼 · 일리오풀로스 · 마이아니 · 미어 · 코완 · 남부 · 체임벌린 · 카비보 · 슈워츠 · 펄 · 메이저나나 · 와인버그 · 리 · 병동 · 살람 · 코바야시 · 마스카와 · 양 · 유카와 · 't 후프트' · 벨트만 · 징그럽다 · 폴리티저 · 윌체크 · 크로닌 · 피치 · 블렉 · 힉스 · 잉글러트 · 브라우트 · 하겐 · 구랄니크 · 키블 · 산티아고 안투네즈 데 마욜로 · 세자르 라테스
v t

약한 중성 전류 상호작용은 아원자 입자가 약한 힘을 이용하여 상호작용할 수 있는 방법 중 하나이다. 이러한 상호작용은 Z보손에 의해 매개된다. 약한 중성 전류의 발견은 전자와 약한 힘이 전기약력으로 통일되는 중요한 단계였으며, W와 Z 보손의 발견으로 이어졌다.

간단히 말하면

약한 힘은 핵 붕괴에 대한 역할로 가장 잘 알려져 있다. 사거리가 매우 짧지만 (중력과는 별개로) 중성미자와 상호작용하는 유일한 힘이다. 다른 아원자력과 마찬가지로 약한 힘은 교환입자를 통해 매개된다. 아마도 약한 힘에 대한 교환입자 중 가장 잘 알려진 것은 베타 붕괴에 관련된 W입자일 것이다. W 입자는 전하를 가지지만(양과 음의 W 입자가 모두 있음) Z 보손은 약한 힘을 교환하는 입자지만 전하가 없다.

Z 보손의 교환은 운동량, 회전력, 에너지를 전달하지만 상호작용하는 입자의 양자수, 즉 전하, 맛, 바리온수, 렙톤수 등은 영향을 받지 않는다. 전하가 관여하지 않기 때문에, Z 입자의 교환은 "중립 전류"라는 문구에서 "중립자"라고 한다. 그러나 여기서 "전류"라는 단어는 전기와 아무 상관이 없다 – 그것은 단순히 Z 입자의 교환을 가리킨다.^[1]

Z 보손의 중성 전류 상호작용은 W 보손과의 상호작용을 위해 약한 이소핀과 유사하게 작용하는 약한 전하라고 불리는 파생 양자수에 의해 결정된다.

정의

상호작용에 이름을 부여하는 중성 전류는 상호작용하는 입자의 전류다.

예를 들어 νe
_e
⁻
→ νe
_e
⁻
탄성 산란 진폭에 대한 중성 전류 기여도는

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

여기서 중성미자와 전자의 흐름을 설명하는 중립 전류는 다음을 통해 주어진다.^[2]

${\displaystyle J^{\mathrm {(NC)} \mu }={\bar{u}}}\gamma ^{\mu }{1}{1}{1}:{1}{1}}}}{\frac {1}{V}^{f}-g_{{{\}}}}}}}}}{\A}^{f}\감마 ^{5}\오른쪽)u_{f}}$

여기서:^[2]

${\displaystyle g_{\rm {V}^{f}=T_{3}(f)-2\sin ^{2}\theta _{\rm {W}~Q(f)={\frac {1}{2}}Q_{\text{{\text{{}W}(f)}$

및 $g{\displaystyle {}_{}^{}}$ ${\displaystyle A_{}^{}}$= ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle {3\mathrm{}}_{}}$( f${\displaystyle }$) ${\displaystyle g_{\rm{A}^{f}=$$T_{3}(f)}$은 페르미온 $f{\displaystyle }$ ${\displaystyle f}$을(를) 위한 벡터 및 축 벡터 커플링이다$.$ T${\displaystyle {}_{}}$ {\$displaystyle$T_{${\displaystyle 3_{}}$$}}$은 페르미온의 약한 이소핀을 나타내며$$, 그 $전하$를 Q ${\$Q_{\$text{\}}}$$W}}}$그들의$$ 약한 전하를. 이 커플링은 중성미자의 경우 기본적으로 왼쪽 키랄, 충전된 렙톤의 경우 축방향에 해당한다.

Z 보슨은 글루온과 광자를 제외한 모든 표준 모델 입자와 결합할 수 있다. 그러나 가상 Z 보손의 교환을 통해 발생할 수 있는 두 개의 충전된 입자 사이의 모든 상호작용은 가상 광자의 교환을 통해서도 발생할 수 있다. 상호작용하는 입자가 Z보손 질량(91 GeV) 이상의 순서에 에너지를 가지지 않는 한, 가상 Z보손 교환은 전자기 공정의 진폭에 대해 아주 작은 보정( ( ${\displaystyle (E/M{}_{}}$ ${\displaystyle Z_{}{}^{}}$) ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}}$ $displaystyle$ ~ $(E/M_{Z}^{Z$}^{2$\}~\})$의 효과가 있다.

중성 전류 상호작용을 관찰하고 Z 보손의 질량을 측정하는 데 필요한 에너지가 있는 입자 가속기는 1983년까지는 사용할 수 없었다.

반면에 중성미자를 포함하는 Z보손 상호작용은 다음과 같은 독특한 서명을 가진다. 그것들은 물질에서 중성미자의 탄성 산란을 위한 알려진 유일한 메커니즘을 제공한다; 중성미자는 (Z 보손 교환을 통해) 탄성적으로 산란될 가능성이 거의 거의 있으며 (W 보손 교환을 통해), 예를 들어 서드베리 뉴트리노 천문대 실험과 같은 주요한 실험적인 중요성을 지닌다.

약한 중성 전류는 주로 압두스 살람, 존 클라이브 워드, 셸던 글래쇼, 스티븐 와인버그에 의해 개발된 전기와크 이론에 의해 예측되었고,^[3] 그 직후인 1973년에 CERN의 가가멜 거품실에서 중성미자 실험을 통해 확인되었다.

참고 항목

• 충전 전류
• 전류
• 향미 변화 중성 전류
• 양자 색역학
• 서드베리 뉴트리노 천문대#중립 전류 상호작용
• 약한 전하

참조

외부 링크

• "Discovery of weak neutral currents". CERN Courier. 3 October 2004.
• "Gargamelle". CERN public web. Research. Archived from the original on 2011-08-27. Retrieved 2011-08-27.
• "Neutral current interaction". Britannica.
• Nave, R. "Neutral current". GSU.
• Nieves, J.; Valverde, M.; Vicente Vacas, M.J. (2006). "Charged and neutral current neutrino induced nucleon emission reactions" (PDF). Acta Physica Polonica B. 37 (8): 2295–2301. arXiv:hep-ph/0605221. Bibcode:2006AcPPB..37.2295N. Archived from the original (PDF) on 21 January 2012.
• "Gargamelle". Symmetry Magazine. 2009-07-07.
• Fraser, Gordon (3 November 1998). "Twenty-five years of neutral currents". CERN Courier. 27904. Gordon Fraser looks back at how confirmation of the existence of neutral currents ushered in a new understanding of physics.
• Padilla, Antonio (Tony). Brady Haran (ed.). "Gargamelle and neutral currents". Sixty Symbols. University of Nottingham.