약한 아이소스핀

약한 아이소스핀 (Weak Isospin)은 입자물리학에서 기본 입자의 약한 상호작용을 기술하는 SU(2) 게이지 대칭의 일부로 작용하는 양자수이다. 강한 상호작용과 관련된 아이소스핀과 유사하지만, 약한 상호작용에만 적용된다는 점에서 차이가 있다.

약한 아이소스핀은 T로 표기되며, 각 입자는 약한 아이소스핀의 고유한 값을 가진다. 예를 들어, 렙톤과 쿼크는 왼쪽 카이랄 성분과 오른쪽 카이랄 성분에 따라 다른 약한 아이소스핀 값을 가진다. 왼쪽 카이랄 렙톤 (전자, 뮤온, 타우 입자, 그리고 그들의 중성미자)과 쿼크는 약한 아이소스핀 이중항(T = 1/2)을 형성하며, 오른쪽 카이랄 렙톤과 쿼크는 약한 아이소스핀 단일항(T = 0)을 형성한다.

약한 아이소스핀은 약한 초전하(Weak Hypercharge, Y)와 함께 전자기 상호작용을 통합하는 데 중요한 역할을 한다. 이 두 양자수는 와인버그-살람 모델에서 전하(Q)와 관련이 있으며, 다음의 관계식을 통해 표현된다:

Q = T₃ + Y/2

여기서 T₃는 약한 아이소스핀의 세 번째 성분이다. 이 관계식은 약한 상호작용과 전자기 상호작용을 통합하는 데 중요한 역할을 하며, 전약 이론의 핵심적인 부분이다. 약한 아이소스핀은 힉스 메커니즘을 통해 게이지 보손 (W와 Z 보손)이 질량을 얻는 과정에도 중요한 역할을 한다.