Векторный ток

ВЕКТОРНЫЙ ТОК, квантовый оператор, входящий в гамильтониан электрослабого и сильного взаимодействий лептонов и кварков; описывает превращение одной частицы в другую или рождение пары частица - античастица. Преобразуется как четырёхмерный вектор при Лоренца преобразованиях. При инверсии системы отсчёта пространственные компоненты векторного тока меняют знак, а временная компонента не меняется. Различают: 1) векторный ток и аксиально-векторный (или аксиальный) ток, отвечающие превращениям (переходам) соответственно с изменением и без изменения внутренней чётности и зарядовой чётности; 2) электромагнитный и слабый векторный ток, описывающие переходы за счёт электромагнитного и слабого взаимодействий; 3) кварковый и лептонный векторный ток, описывающие переходы кварков и лептонов; 4) заряженный и нейтральный векторный ток, описывающие переходы соответственно с изменением электрического заряда (или рождение заряженной пары) и без изменения заряда (или рождение пары с нулевым суммарным зарядом).

В гамильтониан электрослабого взаимодействия входят два заряженных векторных тока V_μ^± и нейтральный векторный ток V⁰, которые в комбинации с соответствующими аксиальными токами (так называемая V-А-теория; смотри Слабое взаимодействие) взаимодействуют с векторными полями промежуточных бозонов и фотонов. Векторные токи без изменения странности образуют изотопический триплет и вследствие приближённой изотопической инвариантности и сохранения электрического тока являются сохраняющимися векторными токами:

где а = +, - или 0, х - пространственно-временная координата, μ = 0, 1,2,3 — пространственно-временные индексы.

Гипотеза сохранения векторного тока впервые была высказана С. С. Герштейном и Я. Б. Зельдовичем в 1955 и Р. Фейнманом и М. Гелл-Маном в 1957 году. Она лежит в основе современной теории слабого взаимодействия и позволяет объяснить универсальность векторных констант слабого взаимодействия (аналогично тому, как сохранение электромагнитного тока объясняет равенство абсолютных величин электрических зарядов, например протона и позитрона). Сохранение векторного тока и открытие нейтральных слабых токов указали на аналогию слабого и электромагнитного взаимодействий и на особую выделенность векторных полей как переносчиков этих взаимодействий. Это способствовало развитию калибровочных теорий фундаментальных взаимодействий.

Электромагнитное взаимодействие и различие масс u- и d-кварков нарушают изотопическую инвариантность и приводят к небольшим (около 1%) поправкам в соотношениях, которые следуют из сохранения векторного тока.

В гамильтониане сильного взаимодействия цветных кварков (смотри Квантовая хромодинамика) цветной кварковый векторный ток взаимодействует с векторными полями цветных глюонов. Однако цветной кварковый векторный ток не сохраняется, из-за того что глюоны, также как и кварки, уносят цветовой заряд. Поэтому сохраняется лишь сумма цветного кваркового и глюонного векторных токов.

Лит.: Чет Т. П., Ли Л.-Ф. Калибровочные теории в физике элементарных частиц. М., 1987; Окунь Л. Б. Лептоны и кварки. 2-е изд. М., 1990.