Верны ли обе формулы Гелл-Манна Нисидзимы по одной и той же причине?

Формула Гелл-Манна Нисидзимы гласит, что

Вопрос "=" я 3 + Д 2
где Вопрос электрический заряд, я 3 является третьим компонентом изоспина, и Д является гиперзаряд. Это был эмпирический факт, отмеченный еще в 50-х годах, задолго до создания чего-либо вроде квантовой хромодинамики или Стандартной модели.

Значительно позже Стандартная модель была построена с калибровочной группой С U ( 3 ) × С U ( 2 ) × U ( 1 ) , где С U ( 2 ) кусок называется слабым изоспином, а U ( 1 ) штука называется "слабый гиперзаряд". Оказывается, после спонтанного нарушения симметрии

Вопрос "=" Т 3 + Д 2
где Вопрос электрический заряд, Т 3 является третьей компонентой слабого изоспина, и Д это слабый гиперзаряд. Однако, Т 3 и Д не имеет ничего общего с я 3 и Д . Во-первых, они имеют дело с электрослабым взаимодействием, в то время как последние имеют дело с сильным взаимодействием.

Формулы выглядят очень похожими (они настолько похожи, что люди путают их, как во втором ответе здесь ), но мне трудно понять, верны ли они по «одной и той же причине». Вторая формула следует из модели спонтанного нарушения симметрии, в то время как, насколько я могу судить, первая формула верна без всякой веской причины; вы в основном должны получить какое-то отношение, подобное этому, потому что материя состоит из кварков в двух поколениях кварков (т.е. три переменных, два уравнения).

Есть ли что-то более глубокое в основе сходства этих формул? Это просто совпадение? Это исторический артефакт, где Т 3 и Д были «обратно спроектированы», поэтому формула выглядит точно так же, как формула Гелла-Манна Нисидзимы?

Ответы (1)

Это исторический артефакт, где Т 3 и Д были «обратно спроектированы», поэтому формула выглядит точно так же, как формула Гелла-Манна Нисидзимы?

Да. То, что это должно быть так, легко увидеть из того факта, что масштабирование обоих гиперзарядов по существу произвольно, нет причин, по которым мы не могли бы использовать Д "=" 4 Д и тогда у нас было бы Вопрос "=" Т 3 + 2 Д . В основном оба Д и Д измеряются в единицах разного фундаментального заряда — слабого, сильного — и в единицах Д скорее всего, был выбран, поэтому формулы выглядят одинаково.

А как насчет того, что в обоих случаях третья компонента изоспина появляется с коэффициентом 1 ? Это просто совпадение или это тоже можно исправить?
@knzhou В обоих случаях изоспин представляет собой заряд SU (2), который в соответствии с их теорией представления фиксируется как полуцелое число - там нет свободного выбора единицы измерения.
Ах я вижу. Таким образом, в конечном счете, равенство двух формул на самом деле говорит только об одной нетривиальной вещи: разница между зарядом верхнего и нижнего кварков такая же, как разница между зарядами нейтрино и электрона. Все остальное приходит бесплатно.