橋本 省二:教科書に書いてあることを覚えるのは「理解」とは言わない。自分なりの言葉で説明できるようになってこそ、真に学んだことになる。ひどいのになるとコピペで事足りると考える輩もいるなかで、ご質問者の姿勢はすばらしいと思います。たとえ教科書に書いてあっても納得できないことは疑ってみる。私も見習いたいと思います。 以下、かなり専門的な解説になりますのでご了承ください。 弱い相互作用は左巻きのフェルミオンだけにはたらく。しかもクォークやレプトンの種類を変える。この実験事実を理論に落とし込むために、「弱いアイソスピン」という考えが登場します。アイソスピンというのは粒子の自転をあらわすスピンとは関係なく、非常に似ているけど電荷の異なる陽子と中性子をひと組として考えるための枠組みです。[陽子,中性子]の組をスピンの[アップ,ダウン]に見立てているということですね。弱い相互作用はこの組に対してはたらくので、それをもって「弱いアイソスピン」と呼びます。正確には上記の意味のアイソスピンとは少しずれていて「奇妙さ（ストレンジネス）」がまざってきたりするのですが、それは詳細ですね。とにかく、左巻きのフェルミオンが「弱いアイソスピン」を組み、弱い相互作用はそいつにはたらく。そうなっています。 さて、右巻きには弱いアイソスピンはないのか。それとも、あるけど弱い相互作用がはたらかないだけなのか。そこが疑問でした。両者はたいした違いはないようにも見えますが、実は大違いです。鍵になるのは弱い相互作用のもつゲージ対称性です。 素粒子の標準模型は、ゲージ理論という枠組みでつくられています。素粒子をあらわす場は、空間の各点に隠れた（あるいは内部）対称性をもつ。空間の各点に円や球が隠されているようなもので、ゲージ理論はそれらを回転させても理論が変わらないように作られます。弱い相互作用をつかさどるのは「弱いアイソスピン」という内部空間の回転です。左巻きのフェルミオンが[アップ,ダウン]の組みをつくり、それがあたかも空間中のスピンであるかのように見える対称性です。こういうゲージ対称性を不変に保つには、フェルミオンだけでは不十分でゲージボソンの存在が必要になり、それがW粒子とZ粒子に相当する。それらも実験で確認されていますね。 弱いアイソスピンはゲージ対称性をあらわすので、それはゲージボソンとの相互作用が必須になります。弱いアイソスピンはあるけどWボソンが作用しない、という理論はゲージ対称性と矛盾するので書けないのです。