Что такое лептонное число?

Что такое лептонное число частицы? С зарядом (например, протон - это просто 1, а не точный заряд), я могу понять, потому что это физическое свойство, поместите частицу с зарядом + рядом с другой частицей с зарядом +, и они будут отталкиваться. Что такое лептонное число в аналогичных терминах? Или это просто соглашение, которое работало в наблюдаемых взаимодействиях частиц (что оно сохраняется, как заряд)

См. также барионное число, гиперзаряд, изоспин и т. д.
@dmckee, извините, если это слишком просто, и учитель сказал, что мы начинаем с лептонного числа, потому что оно самое простое. У меня не было времени спросить учителя до этих выходных, а такие сайты, как Википедия, просто дают цикл типа курицы и яйца.
Все они являются квантовыми числами. Каждый из них помечает собственные состояния некоторого оператора (иногда абстрактного оператора, а иногда приблизительные собственные состояния). Некоторые из них появляются в других операциях. Некоторые из них сохраняются в определенных классах взаимодействий. Эти факты были обнаружены экспериментально (хотя часто классифицируются феноменологически), и вам придется найти способ запомнить все это. Подождите, и вам дадут некоторые структуры, чтобы передать все это.
Люди сначала объединяют разные частицы в «семейства» (лептоны, например), а затем им нужен признак, чтобы различать их внутри этого семейства. Таким образом, электрон и мюон имеют разные лептонные числа. Это мешает нам сделать суперпозицию состояний электрона и мюона, потому что они никогда не наблюдаются в таких суперпозициях.

Ответы (4)

Электрический заряд — это «особый» вид физического свойства, потому что он соответствует очень простому физическому эффекту. Но это не относится к большинству физических свойств. С лептонным числом не связана никакая сила, как с электрическим зарядом, потому что оно не является константой связи.

Лептонное число — это просто математическое выражение того, что значит быть лептоном. Квантовые поля, соответствующие частицам, которые мы называем лептонами (электрон, мюон, тау и соответствующие им нейтрино), имеют лептонное число 1, а поля, соответствующие их античастицам, имеют лептонное число -1. Лептонное число считается полезным свойством, поскольку оно сохраняется во всех наблюдаемых реакциях.

Лептонное число — это просто сохраняющаяся величина во всех наблюдаемых процессах, почти за исключением нейтринных осцилляций. Число электронов — это просто количество электронов плюс нейтрино минус количество антиэлектронов и антинейтрино. Аналогично определяются мюонное число и тау-число. Полное лептонное число представляет собой сумму числа электрона, мюона и тау.

Причина сохранения лептонного числа только в том, что низкоэнергетические взаимодействия являются перенормируемыми, что означает, что во взаимодействии могут принимать участие не более двух фермионов, а также один бозон (скаляр или вектор). Электромагнитные процессы либо производят, либо удаляют пары электрон/позитрон (что является чистым нулевым изменением числа лептонов), в то время как слабые взаимодействия будут производить электроны вместе с электрон-антинейтрино (опять же, нулевое изменение числа лептонов). Это все, что касается перенормируемых лептонных взаимодействий в стандартной модели.

Однако наблюдение масс нейтрино означает, что стандартная модель неполна. На сегодняшний день наиболее вероятным объяснением является то, что массы представляют собой небольшие неперенормируемые поправки к стандартной модели из-за рассеяния нейтрино сразу на двух бозонах Хиггса, неперенормируемого двухфермионного двухскалярного взаимодействия. Это приводит к массе, которая подавляется масштабом, при котором два поглощения бозона Хиггса не являются одновременными, и если этот масштаб составляет около 10 16 ГэВ, масса нейтрино оказывается 0,01 е В , что и наблюдается. Наблюдаемая крохотная масса нейтрино настолько хорошо совпадает с этим предсказанием, что можно с уверенностью сказать, что это объяснение верно.

Но этот механизм нарушает лептонное число, потому что нейтринное поле имеет только одну киральность, так что безмассовое нейтрино имеет одну спиральность, а антинейтрино — противоположную спиральность. Вы можете преследовать массивное нейтрино все быстрее и быстрее, пока не увидите, что оно остановилось в вашем кадре, а затем двигаться в обратном направлении все быстрее и быстрее. Импульс меняется, но вращение остается прежним, поэтому спиральность противоположна. Таким образом, нейтрино и антинейтрино не являются отдельными объектами, это две спиральности, которые составляют одну массивную частицу, поэтому лептонное число не может сохраняться.

Физики-ядерщики ищут так называемый «безнейтринный двойной бета-распад» — процесс, при котором два нейтрона распадаются в ядре почти одновременно. Первый распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино (с сохранением лептонного числа), затем антинейтрино превращается в нейтрино (по массе нейтрино), и нейтрино поглощается вторым нейтроном, вызывая его распад на протон и электрон. Этот процесс был бы прямым экспериментальным подтверждением вышеизложенной теории происхождения масс нейтрино.

Теоретически лептоновое число не может точно сохраняться, потому что, в отличие от электрического заряда, оно не сопровождается связанным с ним электрическим полем. Единственные величины, которые сохраняются при образовании и испарении черной дыры, должны быть видимы вне черной дыры, и только такие величины, как электрическое и магнитное поля, калибровочные поля, высовываются из черной дыры, чтобы повлиять на ее распад.

Хиральность инвариантна по Лоренцу и не переворачивается, если вы движетесь быстрее нейтрино.
@Tim: Хиральность - это только инвариант Лоренца для безмассового нейтрино, это вращение в направлении движения. Ваш комментарий неверен. У стационарного нейтрино нет хиральности, есть только спин. В зависимости от того, каким образом вы увеличиваете импульс до бесконечности, вы получаете противоположную хиральность.
это неправильно, извините. Вы путаете спиральность и хиральность. Хиральность лоренц-инвариантна, спиральность — нет. И, конечно же, у любого нейтрино есть хиральность, потому что это то, что говорит нам, при каком представлении преобразуется соответствующий спинор.
@Tim: Упс, я имел в виду спиральность, извините, исправим.
@Tim: Чтобы объяснить более правильно, двухкомпонентный лагранжев массовый член для кирального поля ψ я является ψ я ψ Дж ϵ я Дж + ψ я ˙ ¯ ψ Дж ˙ ¯ ϵ я ˙ Дж ˙ . Поле ψ имеет одну хиральность с одной спиральностью, когда безмассовое поле ψ ¯ превращается как сопряженное противоположной киральности и имеет противоположную спиральность и создает антинейтрино, а массовый член нарушает лептонное число. Преследуя почти безмассовое нейтрино, вы меняете направление движения и превращаете его в антинейтрино, нарушая лептоновое число путем ускорения.
@Tim: проблема в том, что поле нейтрино ψ , киральное поле с одной киральностью, не единственное поле, связанное с нейтрино. А также есть ψ ¯ противоположной хиральности. Когда поля безмассовы, ψ производит нейтрино одной спиральности, и ψ ¯ производит антинейтрино противоположной спиральности. Когда нейтрино является двухкомпонентным массивным (как в природе), массовый член смешивает две спиральности в одну массивную частицу без определенной спиральности, а массивная частица представляет собой комбинацию ψ и ψ ¯ , часто также представленный как поле майораны.

Лептонное число, которое в некоторых формулировках представляет собой сумму трех различных чисел, по одному для каждого поколения, является интригующим зверем, потому что, в отличие от электрического заряда, оно не связано с калибровочным полем; она просто существует, потому что в Стандартной модели нет возможности ее нарушить.

В некоторых теориях за пределами стандартной модели лептонное число косвенно дает половину электрического заряда. Таким образом легче понять заряд изоспина: позитрон — это половина от лептонного числа, половина от изоспина, а нейтрино — это разность, а не сумма. В Стандартной модели этот вклад исходит от гиперзаряда, который является действительно калибровочным полем.

под косвенным я подразумеваю, что обычно это исходит из поля BL, барионного минус лептонного числа. Конечно, это также означает, что барионное число вносит еще половину внутри барионов или одну шестую часть в каждый кварк.

Лептонные числа — это просто способы увидеть, какие типы лептонов собираются выйти из реакции, если в нее входит какая-то частица. Например, при захвате электрона входит один электрон, а уходит нейтрино. Лептонное число сохраняется, потому что у электрона лептонное число +1, а у нейтрино лептонное число +1. В случае распада Z-бозона на лептоны одним из них может быть электрон (лептонное число: +1) и позитрон (лептонное число: -1). Это как если бы это количество делало что-то, потому что оно сохраняет определенные типы частиц. Также иногда встречаются лептонные числа для отдельных электронов, мюонов и тау. Их могут нарушить только нейтрино.

Что такое лептонное число?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v