01.11.2022

Заряд (физика)


В физике понятие заряда используется для описания нескольких физических величин, таких как электрический заряд в электромагнетизме или цветовой заряд в квантовой хромодинамике. Все эти заряды связаны с сохранением квантовых чисел.

Формальное определение

В более абстрактном смысле заряд является некоторым генератором непрерывной симметрии исследуемой физической системы. Если физическая система обладает какой-либо симметрией, то по теореме Нётер следует существование сохраняющегося тока. Субстанция, которая «течёт» в этом токе, является «зарядом», который является генератором (локальной) группы симметрии. Этот заряд иногда называют зарядом Нётер.

Так, например, электрический заряд является генератором U(1) симметрии электромагнетизма. Сохраняющийся ток есть электрический ток.

В случае местной, динамической симметрии, любой заряд связан с калибровочным полем, а при квантовании калибровочное поле становится калибровочным бозоном. По теории заряды «излучают» калибровочные поля. Например, калибровочным полем электромагнетизма является электромагнитное поле, а калибровочным бозоном является фотон.

Иногда слово «заряд» используется как синоним «генератора», при этом подразумевается генератор симметрии. Точнее, если группа симметрии является группой Ли, то заряд понимается как соответствие системе корней группы Ли; дискретность системы корней соответствует квантованию заряда.

Примеры

В физике элементарных частиц введены различные заряды для квантовых чисел. К ним относятся заряды из Стандартной модели:

  • Цветовой заряд кварков. Цветовой заряд генерирует цветовую симметрию SU(3) квантовой хромодинамики.
  • Слабый изоспин квантовых чисел электрослабого взаимодействия. Он генерирует SU(2) часть электрослабой SU(2) × U(1) симметрии. Слабый изоспин является локальной симметрией, калибровочными бозонами которой являются W- и Z-бозоны.
  • Электрический заряд для электромагнитных взаимодействий.

Заряды для приближённых симметрий:

  • Заряд сильного изоспина. Симметрия относится к группе SU(2) ароматовой симметрии, калибровочными бозонами являются пионы. Пионы не являются фундаментальными частицами, а симметрия является лишь приближённой. Это частный случай ароматовой симметрии.
  • Другие заряды кварковых ароматов, таких как странность или очарование. Они генерируют глобальную SU(6) ароматовую симметрию элементарных частиц. Эта симметрия сильно нарушается массой тяжёлых кварков.

Гипотетические заряды расширений Стандартной модели:

  • Магнитный заряд, ещё один заряд из теории электромагнетизма. Магнитные заряды не обнаружены экспериментально в лабораторных опытах, но они используются в теории, в том числе в теории магнитных монополей.

В формализме теории элементарных частиц заряды типа квантовых чисел иногда могут быть обращены посредством оператора зарядового сопряжения, называемого С. Зарядовое сопряжение просто означает, что данная группа симметрий имеет место в двух неэквивалентных (но все ещё изоморфных) представлениях группы. Это обычно бывает, когда два зарядово-сопряжённых представления являются фундаментальными представлениями групп Ли. Их произведение затем формирует присоединённое представление группы Ли.

Таким образом, распространённым случаем является то, что произведение двух зарядово-сопряжённых фундаментальных представлений SL(2,C) (спиноров) формирует сопряжённый представитель группы Лоренца SO(3,1). В абстрактном виде можно записать:

2 ⊗ 2 ¯ = 3 ⊕ 1.   {displaystyle 2otimes {overline {2}}=3oplus 1. }

Похожие новости:

Выход по току

Выход по току
Выходом по току в гальванотехнике называют выраженное в процентах или долях единицы отношение количества теоретически необходимого Qt заряда к фактически пропущенному Qf через межфазную границу

Элементарный электрический заряд

Элементарный электрический заряд
Элементарный электрический заряд — фундаментальная физическая постоянная, минимальная порция (квант) электрического заряда, наблюдающегося в природе у свободных долгоживущих частиц. Согласно

Странность

Странность
В физике элементарных частиц странность S — квантовое число, необходимое для описания определённых короткоживущих частиц. Странность частицы определяется как: S =

Теория случайных матриц

Теория случайных матриц
Теория случайных матриц — раздел математики на стыке математической физики и теории вероятностей, изучающий свойства ансамблей матриц, элементы которых распределены случайным образом. Как правило,
Комментариев пока еще нет. Вы можете стать первым!

Добавить комментарий!

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Популярные новости
Квартиры в современных новостройках – ЖК Весна
Квартиры в современных новостройках – ЖК Весна
Новостройки – это целый пласт рынка недвижимости, набирающий все большую популярность....
Проект ПМООС: когда и для чего необходим
Проект ПМООС: когда и для чего необходим
ПМООС – специализированный раздел строительного проекта, предполагающий информационную документацию...
Климатическая техника Russia-Gree
Климатическая техника Russia-Gree
Компания по продаже качественной климатической техники Russia-Gree предлагает потребителям широкий...
Все новости