ВЕ́КТОРНЫЙ ТОК

ВЕ́КТОРНЫЙ 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 В. т. ме­ня­ют знак, а вре­меннáя ком­по­нен­та не ме­ня­ет­ся. Раз­ли­ча­ют: 1) В. т. и ак­си­аль­но-век­тор­ный (или ак­си­аль­ный) ток, от­ве­чаю­щие пре­вра­ще­ни­ям (пе­ре­хо­дам) со­от­вет­ст­вен­но с из­ме­не­ни­ем и без из­ме­не­ния внут­рен­ней чёт­но­сти и за­ря­до­вой чёт­но­сти; 2) элек­тро­маг­нит­ный и сла­бый В. т., опи­сы­ваю­щие пе­ре­хо­ды за счёт элек­тро­магнит­но­го и сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вий; 3) квар­ко­вый и леп­тон­ный В. т., опи­сы­ваю­щие пе­ре­хо­ды квар­ков и леп­то­нов; 4) за­ря­жен­ный и ней­траль­ный В. т., опи­сы­ваю­щие пе­ре­хо­ды со­от­вет­ст­вен­но с из­ме­не­ни­ем элек­трич. за­ря­да (или ро­ж­де­ние за­ря­жен­ной па­ры) и без из­ме­не­ния за­ря­да (или ро­ж­де­ние па­ры с ну­ле­вым сум­мар­ным за­ря­дом).

В га­миль­то­ни­ан элек­тро­сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия вхо­дят два за­ря­жен­ных В. т. $V^{\pm}$ и ней­траль­ный В. т. $V^0$, ко­то­рые в ком­би­на­ции с со­от­вет­ст­вую­щи­ми ак­си­аль­ны­ми то­ка­ми (т. н. $V-A$-тео­рия; см. Сла­бое взаи­мо­дей­ст­вие) взаи­мо­дей­ст­ву­ют с век­тор­ны­ми по­ля­ми про­ме­жу­точ­ных бо­зо­нов и фо­то­нов. В. т. без из­ме­не­ния стран­но­сти об­ра­зу­ют изо­то­пи­че­ский три­плет и вслед­ст­вие при­бли­жён­ной изо­то­пи­че­ской ин­ва­ри­ант­но­сти и со­хра­не­ния элек­трич. то­ка яв­ля­ют­ся со­хра­няю­щи­ми­ся В. т.:

$$d V_{\mu}^a/{dx^{\mu}} = 0,$$

где $a = +, -$ или $0, x- $ про­стран­ст­вен­но-вре­менна́я ко­ор­ди­на­та, $\mu = 0, 1, 2, 3$ - про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ны́е ин­дек­сы.

Ги­по­те­за со­хра­не­ния В. т. впер­вые бы­ла вы­ска­за­на С. С. Гер­штей­ном и Я. Б. Зель­до­ви­чем в 1955 и P. Фейн­ма­ном и M. Гелл-Ма­ном в 1957. Она ле­жит в ос­но­ве совр. тео­рии сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия и по­зво­ля­ет объ­яс­нить уни­вер­саль­ность век­тор­ных кон­стант сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия (ана­ло­гич­но то­му, как со­хра­не­ние элек­тро­маг­нит­но­го то­ка объ­яс­ня­ет ра­вен­ст­во аб­со­лют­ных ве­ли­чин элек­трич. за­ря­дов, напр. про­то­на и по­зи­тро­на). Со­хра­не­ние В. т. 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 изо­то­пич. ин­ва­ри­ант­ность и при­во­дят к не­боль­шим (ок. 1%) по­прав­кам в со­от­но­ше­ни­ях, ко­то­рые сле­ду­ют из со­хра­не­ния век­тор­но­го то­ка.

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