vektorikappaleita

Vektorikappaleet ovat hiukkasfysiikassa spin-1 hiukkasia, joita käytetään perusvuorovaikutusten välittäjinä. Ne eroavat scalareista (spin-0) ja fermioneista (spin-1/2) siten, että niiden tilaa ja vuorovaikutuksia kuvataan spin-1 edustuksilla Lorentz-kenttäteoriassa. Vektorikappaleisiin kuuluu sekä massittomia että massiivisia hiukkasia. Esimerkkejä ovat fotoni, gluonit sekä heikoissa vuorovaikutuksissa mukana olevat W±- ja Z0-bosonit. Fotoni on massaton ja välittää sähkömagneettista vuorovaikutusta; gluonit ovat massittomia ja vastaavat vahvaa vuorovaikutusta; W± ja Z0 ovat massiivisia ja vastaavat heikon vuorovaikutuksen välittäjiä.

Ominaisuudet ja polarisointi: Massaton vektorikappaleella on kaksi transversaalista polarisointia, kun taas massillisella kappaleella on lisäksi longitudin polarisointi. Massat saadaan esiin Higgsin mekanismin kautta; tämän seurauksena W- ja Z-bosonit ovat massiivisia, fotoni pysyy massattomana, kun sähkömagneettinen ja heikko vuorovaikutus yhdistetään.

Rooli teoreettisessa kuvauksessa: Vektorikappaleet ovat keskeisiä välittäjähiukkasia Standardimallissa. Ne noudattavat gauge-teorioita: fotoni kuvaa elektromagneettista vuorovaikutusta, gluonit vahvaa vuorovaikutusta, ja W- sekä Z-bosonit heikkoa vuorovaikutusta. Niiden vuorovaikutukset sisältävät usein monimutkaisia vahtikoordinaatioita ja kolmi- sekä neljäsosagauge-kytkentöjä.

Historiallinen tausta: Fotonin vuorovaikutukset ovat olleet pitkään tunnettuja; W±- ja Z0-bosonit todettiin kokeellisesti vuonna 1983, ja gluonien olemassaolo saavutettiin kokeissa 1979–1980. Näiden havaintojen kautta vektorikappaleet muodostivat vahvan perustan nykyaikaiselle Standardimallille.