Електрослабкої взаємодії

В фізиці елементарних частинок електрослабкої взаємодії є загальним описом двох з чотирьох фундаментальних взаємодій : слабкої взаємодії і електромагнітної взаємодії. Хоча ці два взаємодії дуже розрізняються на звичайних низьких енергіях, в теорії вони представляються як два різних прояви одного взаємодії. При енергіях вище енергії об'єднання (порядку 100 ГеВ) вони з'єднуються в єдине електрослабкої взаємодії.

Короткий огляд різних сімейств елементарних і складових частинок, і теорії, що описують їх взаємодії. Ферміон зліва, Бозони праворуч. (Пункти на зображенні клікабельні)

1. Теорія електрослабкої взаємодії

Теорія електрослабкої взаємодії являє собою створену в кінці 60-х років 20-го століття С. Вайнбергом, Ш. Глешоу, А. Саламом єдину (об'єднану) теорію слабкого і електромагнітного взаємодій кварків і лептонів, здійснюваних за допомогою обміну чотирма частками - безмасовими фотонами (електромагнітне взаємодія) і важкими проміжними векторними бозонами (слабка взаємодія). Причому фотон і Z-бозон є суперпозицією інших двох частинок - B 0 і W 0:

\ Gamma = B ^ 0 \ cdot \ cos \ theta_W + W ^ 0 \ cdot \ sin \ theta_W

Z ^ 0 =-B ^ 0 \ cdot \ sin \ theta_W + W ^ 0 \ cdot \ cos \ theta_W ,

де \ Theta_W - Електрослабкої кут (кут Вайнберга)

Таким чином, у цій теорії постулюється, що електромагнітне і слабка взаємодії - це різні прояви однієї сили.

Математично об'єднання здійснюється за допомогою калібрувальної групи SU (2) U (1). Відповідні калібрувальні бозони - фотон (електромагнітна взаємодія) і W-і Z-бозони (слабка взаємодія). В Стандартної моделі калібрувальні бозони слабкої взаємодії отримують масу через спонтанного порушення електрослабкої симетрії від SU (2) \ times SU (1) _Y до SU (1) _ {em} , Викликаного механізмом Хиггса). Нижні індекси використовуються, щоб показати, що існують різні варіанти SU (1) ; Генератор SU (1) _ {em} дається виразом Q = Y / 2 + I_3 , Де Y - генератор SU (1) _Y (Названий гіперзаряд), а I_3 - Один з генераторів SU (2) (Компонент ізоспіна). Різниця між електромагнетизмом і слабкою взаємодією з'являється внаслідок (нетривіальною) лінійної комбінації Y і I_3 , Яка зникає для бозона Хіггса (це власне стан як Y, так і I_3 ): SU (1) _ {em} визначається як група, що генерується саме цієї лінійною комбінацією, і не підлягає спонтанному порушенню симетрії, оскільки не взаємодіє з бозоном Хіггса.


2. Історія

За внесок в об'єднання слабкого і електромагнітного взаємодій елементарних частинок Шелдону Глешоу, Стівену Вайнберга і Абдус Салам була присуджена Нобелівська премія з фізики за 1979 Існування електрослабкої взаємодії було експериментально встановлено в дві стадії: спочатку були відкриті нейтральні струми в спільному експерименті Гаргамелла по розсіюванню нейтрино в 1973, а потім спільні експерименти UA1 і UA2 в 1983 довели існування W і Z калібрувальних бозонів за допомогою протон-антипротонів зіткнень на прискорювачі SPS (Super Proton Synchrotron, протонного суперсинхротрона).


Література