# Isospin fraco

Na física de partículas, o isospin fraco é um número quântico relacionado com a parte eletricamente carregada da interação fraca : Partículas com isospin fraco semi-inteiro podem interagir com os bósons W$^{+/-}$; partículas com isospin fraco zero não interagem. O isospin fraco é uma construção paralela à ideia de isospin sob a influência da interação forte . O isospin fraco geralmente recebe o símbolo T ou I, com a terceira componente escrita como T $_3$ ou I $_3$ . Isso pode ser entendido como o autovalor de um operador de carga .
T3 é mais importante que T; tipicamente o “isospin fraco” é usado como a forma curta do termo próprio “terceira componente do isospin fraco”.
A lei de conservação do isospin fraco está relacionada com a conservação de $\ T_{3}\ ;$ interações fracas conservam o T $_3$ . Ele também é conservado pelas interações eletromagnética e forte . Entretanto, interações com o campo de Higgs não conservam T $_3$, como visto diretamente pela propagação de férmions, misturando quiralidades por força de seus termos de massa resultantes do acoplamento de Higgs. Já que o valor esperado do vácuo do campo de Higgs é diferente de zero, partículas interagem com esse campo a todo tempo, mesmo no vácuo. Interações com o campo de Higgs mudam o isospin fraco das partículas (e a hipercarga fraca). Apenas uma combinação específica deles, $\ Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}Y_{\mathrm {W} }\$ (carga elétrica), é conservada.

## Relação com quiralidade

Férmions com quiralidade negativa (também chamados de férmions levógiros) têm $\ T={\tfrac {1}{2}}\$ e podem ser agrupados em dubletos com $T_{3}=\pm {\tfrac {1}{2}}$ que se comportam da mesma forma sob a interação fraca . Por convenção, férmions eletricamente carregados são atribuídos $T_{3}$ com o mesmo sinal que a carga elétrica deles. Por exemplo, quarks do tipo up ( u, c, t ) têm $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\$ e sempre se transformam em quarks do tipo down ( d, s, b ), os quais possuem $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\ ,$ e vice versa. Por outro lado, um quark nunca decai fracamente em um quark do mesmo $\ T_{3}~.$ Algo semelhante acontece com léptons levógiros, os quais existem como dubletos contendo um lépton carregado ( e− , μ− , τ− ) com $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\$ e um neutrino ( ν e, ν μ, ν τ) com $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}~.$ Em todos os casos, o anti-fermion correspondente tem quiralidade invertida (anti-fermion "dextrógiro") e um sinal oposto de $\ T_{3}~.$
Férmions com quiralidade positiva (férmions "dextrógiros") e anti-férmions com quiralidade negativa (anti-férmions "levógiros") têm $\ T=T_{3}=0\$ e formam singletos que não sofrem interações fracas carregadas.
A carga elétrica, $\ Q\ ,$ é relacionada com o isospin fraco, $\ T_{3}\ ,$ e ahipercarga fraca, $\ Y_{\mathrm {W} }\ ,$ por
    $Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}Y_{\mathrm {W} }~.$
Férmions levógiros no Modelo Padrão :
| Geração 1 | Geração 1 | Geração 1 | Geração 2 | Geração 2 | Geração 2 | Geração 3 | Geração 3 | Geração 3 |
| férmion | Símbolo | Isospin fraco | férmion | Símbolo | Isospin fraco | férmion | Símbolo | Isospin fraco |
| neutrino do elétron | $\nu _{\mathrm {e} }\$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ | neutrino muon | $\nu _{\mu }\$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ | neutrino Tau | $\nu _{\tau }\,$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ |
| Elétron | $\mathrm {e} ^{-}\,$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ | muon | $\mu ^{-}\,$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ | Tauon | $\tau ^{-}\,$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ |
| quark up | $\mathrm {u} \$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ | charme quark | $\mathrm {c} \$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ | quark top | $\mathrm {t} \$ | $+{\tfrac {1}{2}}\$ |
| quark down | $\mathrm {d} \$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ | quark estranho | $\mathrm {s} \$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ | quark inferior | $\mathrm {b} \$ | $-{\tfrac {1}{2}}\$ |
| Todas as partículas levógiras( normais ) acima têm antipartículas dextrógira correspondentes com isospin fraco igual e oposto. |||||||||
| Todas as partículas dextrógiras (normais) e antipartículas levógiras têm isospin fraco de 0. |||||||||

## Isospin fraco e os bósons W

A simetria associada ao isospin fraco é SU(2) e requer bósons Gauge com $\,T=1\,$ ( W+ , W− e W0 ) para mediar as transformações entre férmions com cargas semi-inteiras de isospin fraco. $\ T=1\$ implica que os bósons W <br> W <br> têm três valores diferentes de $\ T_{3}\ :$
* Bóson W+ $(\,T_{3}=+1\,)$ é emitido em transições $\left(\,T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\,\right)$ → $\left(\,T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\,\right)~.$
* Bóson W0 $(\,T_{3}=\,0\,)$ seria emitido em interações fracas onde $\,T_{3}\,$ não muda, como por exemplo, no espalhamento de neutrinos .
* Bóson W− $(\,T_{3}=-1\,)$ é emitido em transições $\left(\,T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\,\right)$ → $\left(\,T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\,\right)$.
Sob a unificação eletrofraca, o bóson W0 <br> W0 <br> se mistura com o bóson Gauge B0 da hipercarga fraca ; ambos têm isospin fraco igual a zero. O bóson resultante observado Z0 <br> Z0 <br> e o fóton da eletrodinâmica quântica ; os resultantes Z0 e γ0 também têm isospin fraco igual a zero.
A soma do isospin fraco negativo e da carga positiva é zero para cada um dos bósons, consequentemente, todos os bósons eletrofracos têm hipercarga fraca $\ Y_{\text{W}}=0\ ,$ assim, ao contrário dos glúons da interação forte, os bósons eletrofracos não são afetados pela força que eles estão mediando.

## Veja também

* Hipercarga fraca
* Carga fraca

## Notas de rodapé

* ↑ Interações com o Z0 está relacionado apenas indiretamente; essa interação é determinada pela carga fraca.
* ↑ Esse artigo usa T and T3 para o isospin fraco e a sua projeção. Apesar da notação ambígua, I, geralmente, também representa a 'normal' (força forte) isospin, o mesmo serve para a sua terceira componente I3 conhecido também como T3 ou Tz;. Agravando a confusão, o T também é usado como símbolo para o número quântico Superior.
* ↑ Na falta de qualquer cargas elétricas distintas, neutrinos e antineutrinos recebem o $\ T_{3}\$ oposto de seu lépton carregado correspondente; assim, todos os neutrinos levógiros são pareados com o lépton levógiro negativamente carregado com $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\ ,$ então, esses neutrinos têm $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}~.$ Já que os antineutrinos dextrógiros são pareados com os anti-léptons dextrógiros positivamente carregados com $\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\ ,$, esses antineutrinos recebem o $\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}~.$. O mesmo resultado segue da carga partícula-antipartícula e da paridade reversa, entre neutrinos levógiros ($\ T_{3}=+{\tfrac {1}{2}}\$) and antineutrinos dextrógeros($\ T_{3}=-{\tfrac {1}{2}}\$).
* ↑ Partículas com $\ T_{3}=0\$ não interagem com os bósons W± ; entretanto, todos eles interagem com o bóson Z0 , com a possível exceção do hipotético sterile neutrinos, ainda não incluído no Modelo Padrão. Se eles realmente existirem, os sterile neutrinos se tornariam o único férmion elemental no Modelo Padrão que não interage com o bóson Z0 .