# Hipercarga fraca

No Modelo Padrão das interações eletrofracas da física de partículas, a hipercarga fraca é um número quântico que relaciona a carga elétrica com o terceiro componente do isospin fraco . É frequentemente denotado $Y_{\mathsf {W}}$ e corresponde à simetria de calibre U(1) .
Ela é conservada (somente termos que são globalmente neutros de hipercarga fraca são permitidos no Lagrangeano). No entanto, uma das interações é com o campo de Higgs . Como o valor esperado do vácuo do campo de Higgs é diferente de zero, as partículas interagem com esse campo o tempo todo, mesmo no vácuo. Isso muda sua hipercarga fraca (e isospin T$_3$ fraco). Apenas uma combinação específica deles, $~Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}\,Y_{\mathsf {W}}$ (carga elétrica), é conservada.
Matematicamente, a hipercarga fraca parece com a fórmula de Gell-Mann-Nishijima para a hipercarga de interações fortes (essa que não é conservada em interações fracas e é zero para léptons).
Na teoria eletrofraca, transformações SU(2) comutam com transformações U(1) por definição e, portanto, a carga U(1) (por exemplo, quarks up e down levógiros) e p dubleto SU(2) tem que ser igual. É por isso que U(1) não pode ser identificado com U(1) $_{em}$ e uma hipercarga fraca deve ser introduzida.
A hipercarga fraca foi introduzida pela primeira vez por Sheldon Glashow em 1961.

## Definição

A hipercarga fraca é o gerador de componentes U(1) do grupo de gauge SU(2)×U(1) e isso associa o campo quântico B com o campo quântico eletrofraco W $^3$ para produzir o bóson de gauge Z observado e o fóton da eletrodinâmica quântica .
A hipercarga fraca satisfaz a relação
       $Q=T_{3}+{\tfrac {1}{2}}Y_{\text{W}}~,$
onde Q é a carga elétrica (na unidade de carga elementar ) e T $_3$ é o terceiro componente do isospin fraco (o componente SU(2)).
Rearranjando, a hipercarga fraca pode ser explicitamente definida como:
       $Y_{\rm {W}}=2(Q-T_{3})$
| família do férmion | Férmions quirais esquerdos | Férmions quirais esquerdos | Férmions quirais esquerdos | Férmions quirais esquerdos | Férmions quirais direitos | Férmions quirais direitos | Férmions quirais direitos | Férmions quirais direitos |
| família do férmion | | Cargaelétrica Q | Isospin Fraco T $_3$ | Hipercarga fracaY $_W$ | | Carga elétrica Q | Isospin fraco T $_3$ | Hipercarga fraca Y $_W$ |
| léptons | v$_e$,v$_μ$,v$_τ$ | 0 | +12 | − 1 | Vr Pode não existir | 0 | 0 | 0 |
| léptons | e− , μ− , τ− | − 1 | −12 | − 1 | e− $_R$, μ− $_R$, τ− $_R$ | − 1 | 0 | − 2 |
| quarks | u , c , t | +23 | +12 | +13 | u $_R$, c $_R$, t $_R$ | +23 | 0 | +43 |
| quarks | d, s, b | −13 | −12 | +13 | d$_R$, s$_R$, b$_R$ | −13 | 0 | −23 |
onde "levógiro" e "dextrógiro" aqui são os quirais esquerdo e direito, respectivamente (não confundir com helicidade ). A hipercarga fraca para um anti-férmion é oposta do férmion correspondente porque a carga elétrica e a terceira componente do isospin fraco trocam de sinal sob a conjugação de carga .
| Interação mediada | bóson | Carga Elétrica Q | Isospin fraco T $_3$ | Hipercarga fraca Y $_W$ |
| Fraco | W$^{+/-}$ | ±1 | ±1 | 0 |
| Fraco | Z$^0$ | 0 | 0 | 0 |
| eletromagnético | γ$^0$ | 0 | 0 | 0 |
| Forte | g | 0 | 0 | 0 |
| higgs | H$^0$ | 0 | −12 | +1 |
A soma do isospin negativo e da carga positiva é zero para todos os bósons de gauge; consequentemente, todos os bósons eletrofracos de gauge têm
       $\,Y_{\text{W}}=0~.$
As atribuições da hipercarga no Modelo Padrão são determinadas até uma dupla ambiguidade, pelo requerimento de cancelar todas as anomalias.

### Escala média-alternativa

Por conveniência, a hipercarga fraca é geralmente representada na escala média, então
       $\,Y_{\rm {W}}=Q-T_{3}~,$
o qual é igual à carga elétrica média das partículas no multipleto de isospin .

## Número de bariônico e Leptônico

A hipercarga fraca é relacionada ao número bariônico menos o número de leptônico por meio da relação:
    ${\tfrac {1}{2}}X+Y_{\rm {W}}={\tfrac {5}{2}}(B-L)\,$
onde X é um número quântico conservado na Grande Teoria Unificada. Como a hipercarga fraca é sempre conservada no Modelo Padrão e na maioria das extensões, isso implica que o número bariônico menos o número de leptônico também é sempre conservado.

### Decaimento de nêutrons

    n → p + e− + ν e
Portanto, o decaimento de nêutrons conserva o número bariônico B e o número leptônico L separadamente, então B − L é também conservado.

### Decaimento do próton

O decaimento do próton é uma previsão de muitas teorias da grande unificação .
Portanto, esse hipotético decaimento de prótons conservaria B − L, apesar de que isso violaria a conservação de ambos os números leptônicos e bariônicos individualmente.

## Veja também

* Modelo Padrão (formulação matemática)
* carga fraca