弱超電荷

弱超電荷 (weak hypercharge) は、素粒子物理学において電荷および弱アイソスピンの第三成分に関係した保存する量子数である。これは、強い相互作用における超電荷（保存しない）についての中野・西島・ゲルマンの法則と類似する。これは通常Y_Wと表記され、ゲージ対称性U(1)に相当する。

定義

電弱ゲージ群SU(2)xU(1)のU(1)成分の生成子である。その関連する量子場BはW³電弱量子場と混合することで、観測されたZ⁰ゲージ粒子および量子色力学の光子を生成する。

弱超電荷Y_Wは次のように定義される:

$\qquad Q=T_{3}+{Y_{W} \over 2}$

ここで、Qは電荷（素電荷単位）でT₃は弱アイソスピンの第三成分である。変形すると、弱超電荷は次のように表現される:

$\qquad Y_{W}=2(Q-T_{3})$

注: ときどき弱超電荷は次の関係に縮尺される:

$\qquad Y_{W}=Q-T_{3}$

しかし、これはあまり使われない用法である。

バリオン数とレプトン数

弱超電荷とバリオン数 - レプトン数 (B−L )は次の関係式が成り立つ:

$X+2Y_{W}=5(B-L)\,$

ここで、XはGUTに関連した保存する量子数である。弱超電荷もまた保存するので、B - Lもまた標準模型および多くの拡張モデル内で保存することを示唆する。

中性子崩壊

n → p + e−
  + ν 
e

この式のように、中性子崩壊はバリオン数Bおよびレプトン数Lをともに保存するため、その差B-Lも保存される。

陽子崩壊

陽子崩壊は多くの大統一理論で予測されている。

p+
  → e+
  + π0
  → e+
  + 2γ

この式のように、陽子崩壊はB-Lを保存する。しかし、レプトン数Lおよびバリオン数Bの保存はともに破れている。

関連項目

• 標準模型