Yo siempre escucho a la gente decir que la simetría es hermoso, la naturaleza es simétrica intrínsecamente, la física y las matemáticas muestran inherente a la simetría en la naturaleza , et cetera, et cetera.
Hoy he aprendido que la mitad de los quarks tienen +2/3 de la carga eléctrica y la otra mitad han -1/3 magnitud de la carga eléctrica. ¿Hay alguna explicación para esto? Por qué su carga neta no es cero?
Cuando se trata fundamentales de los cargos, el (zurdo) tipo de quarks en realidad tienen los mismos valores de la carga, según el tipo de quarks, o exactamente lo contrario.
Lo que ocurre es que la carga eléctrica no es una misión fundamental en este sentido.
Permítanme ser más específico. Todos los quarks llevar un color, rojo, verde o azul – el cargo de la fuerza nuclear fuerte asociados con la $SU(3)$ grupo gauge. Hay una perfecta homogeneidad entre todos los quarks de todos los tipos.
Los quarks también llevar a la hypercharge, el cargo en virtud de la $U(1)$ grupo gauge de las interacciones electrodébiles. Tanto los quarks y los quarks down (bueno, sus zurdo componentes) llevar a $Y=+1/6$ de la carga en este grupo. El diestro componentes llevar a diferentes valores de $Y$ pero no voy a discutir eso, porque eso sería hacer que la historia sea menos bonito. ;-)
Por último, existe la $SU(2)$ grupo de las interacciones electrodébiles. El zurdo partes de los quarks y los quarks down llevar a $T_3=+1/2$$T_3=-1/2$, exactamente lo contrario a los valores, y hay una perfecta simetría entre ellos. (La mano derecha de los componentes de llevar a $T_3=0$.)
Lo que ocurre es que ni $Y$ ni $T_3$, pero sólo la suma de los mismos, $$ Q = Y+ T_3$$ conocida como la carga eléctrica, se conserva. Las simetrías individuales generados por $Y$ $T_3$ "espontáneamente roto" debido a que el mecanismo de Higgs para que el último premio Nobel de física fue otorgado.
La simetría se rompe debido a un campo, el campo de Higgs $h$, prefiere – en el fin de reducir su energía a un valor distinto de cero en el campo. Más precisamente, uno de los componentes es distinto de cero, y este componente tiene $Y\neq 0$, $T_3\neq 0$ pero $Q=0$. Así que los dos primeros tipos de simetrías rotas, pero la última, la $U(1)$ de electromagnetismo generado por la carga eléctrica se conserva.
Es a menudo el caso de que cada simetría que es "imaginable" y "bonito", es de hecho una simetría de las leyes fundamentales, pero a bajas energías, debido a los diversos mecanismos dinámicos, algunas de estas simetrías rotas. Las leyes de la física se pueden ver a respetar la simetría, en algún nivel, pero el vacío no es invariante bajo, y los efectivos de bajo leyes de la energía, por tanto, romper la simetría.
Si usted está buscando la simetría, creo que uno debe señalar que no ES una partícula con una -2e/3 carga y una partícula con una +e/3 carga. Ellos son los hasta antiquark y abajo antiquark, respectivamente. Ahora, después de eso, usted sería muy razonable pedir a la pregunta de por qué observamos más arriba quarks que hasta antiquarks, y otras preguntas de seguimiento, como la Asimetría Materia-Antimateria en los Experimentos?
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