Нейтральный ток: терминология

Нейтральный ток электрически нейтрален . Чтобы понять почему, нужно сначала понять, что такое ток. Это составное поле или (в квантовой теории) оператор, что-то вроде

$$J^{\mathrm{(NC)}\mu}(f) = \bar{u}_{f}\gamma^{\mu}\frac{1}{2}\left(g^{f}_{V}-g^{f}_{A}\gamma^{5}\right)u_{f},$$ где $u_f$поле Дирака для фермиона $f$. Обратите внимание, что ток является произведением заряженного поля и его комплексного сопряжения, а также некоторыми коэффициентами, сокращениями и гамма-матрицами, поэтому электрический заряд компенсируется между $\bar u_f$и $u_f$. Эквивалентно, ток — это оператор, создающий частицу и античастицу в один и тот же момент (или создающий+уничтожающий частицу; или создающий+уничтожающий античастицу), и эта пара частиц электрически нейтральна.

Поле$u_f$сам заряжен, но ток не просто$u_f$.

Конечно, легче понять, почему нейтральный ток должен быть нейтральным. Это потому, что лагранжиан содержит такие термины, как$Z_\mu J^\mu$и потому что$Z_\mu$представляет собой электрически нейтральное поле,$J^\mu$также должен быть электрически нейтральным, чтобы лагранжиан сохранял электрический заряд.

Нейтральные токи следует противопоставлять ранее идентифицированным заряженным токам, которые схематично$\bar u_e \cdots u_\nu$который является продуктом поля электрона или позитрона и поля нейтрино, так что заряды не компенсируются. Эквивалентно можно видеть, что оператор заряженного тока несет заряд$\pm e$потому что лагранжиан содержит такие произведения, как$J_{\rm charged}^\mu W^\pm_\mu$и заряд должен быть компенсирован.

Во всех случаях заряд оператора определяется фазой, в которую трансформируется оператор при калибровочных преобразованиях, — это добавляет дополнительную$\exp(iQ\lambda)$– или, что то же самое, от коммутатора$[Q,L]$обвинения$Q$с оператором$L$что равно времени заряда$L$.