Слабый угол смешивания или угол Вайнберга [2] является параметр в Weinberg - Сала теории электрослабого взаимодействия , часть стандартной модели физики частиц, и, как правило , обозначает как & thetas ; W . Это угол, на который спонтанное нарушение симметрии поворачивает исходную
W0
и плоскости векторных бозонов B 0 , в результате чего
Z0
бозон и фотон . [3] Его измеренное значение составляет приблизительно 30 °, [4] но незначительно меняется в зависимости от относительного импульса частиц, участвующих во взаимодействиях, для которых используется угол. [4]
Подробности
Алгебраическая формула для комбинации
W0
и векторные бозоны B 0 (т.е. «перемешивание»), которые одновременно создают массивные
Z0
бозон и безмассовый фотон (
γ
) выражается формулой
Слабый угол смешивания также дает соотношение между массами W и Z бозонов (обозначенное как м W и м Z ),
Угол можно выразить через а также взаимодействия ( слабый изоспин g и слабый гиперзаряд g ′ соответственно),
- а также
В этом случае электрический заряд можно выразить через него: e = g sin θ W = g ′ cos θ W (см. Рисунок).
Поскольку значение угла смешивания в настоящее время определяется эмпирически, в отсутствие каких-либо заменяющих теоретических выводов оно математически определяется как
Значение & thetas ; W изменяется в зависимости от переданного импульса , Д Q , при котором она измеряется. Эта вариация, или « бег », является ключевым предсказанием теории электрослабого взаимодействия. Наиболее точные измерения были выполнены в экспериментах на электрон-позитронном коллайдере при значении ∆ Q = 91,2 ГэВ / c, соответствующем массе
Z0
бозон, м Z .
На практике чаще используется величина sin 2 θ W. 2004 наилучшая оценка греха 2 & thetas ; W , при Δ Q = 91,2 ГэВ / с, в MS схемы является 0,23120 ± 0,00015, что в среднем более измерений , выполненных в разных процессах и при различных детекторов. Эксперименты по нарушению атомной четности дают значения sin 2 θ W при меньших значениях ∆ Q , ниже 0,01 ГэВ / c, но с гораздо меньшей точностью. В 2005 году были опубликованы результаты исследования нарушения четности в меллеровском рассеянии, в котором значение sin 2 θ W = 0,2397 ± 0,0013 было получено при ∆ Q = 0,16 ГэВ / c, что экспериментально установило так называемое «бегство» слабого угол смешивания. Эти значения соответствуют углу Вайнберга ≈30 °. LHCb, измеренный в протон-протонных столкновениях 7 и 8 ТэВ, эффективный угол sin 2 ( θ эфф
W) = 0,23142, [ необходима цитата ], хотя значение ∆ Q для этого измерения определяется партонной энергией столкновения, которая близка к массе Z-бозона.
CODATA 2018 [4] дает значение
Сноски
- ^ Электрический заряд Q отличен от аналогичного-появления символа для передачи импульса Д Q .
- ^ Обратите внимание, что в настоящее время не существует общепринятой теории, объясняющей, почему измеренное значение θ W ≈ 29 ° такое, какое оно есть. Конкретное значение не предсказывается Стандартной моделью : угол Вайнберга θ W является открытым, нефиксированным параметром, хотя он ограничен и предсказывается посредством других измеренийвеличин Стандартной модели .
Рекомендации
- Перейти ↑ Lee, TD (1981). Физика элементарных частиц и введение в теорию поля .
- ^ Глэшоу, Шелдон (февраль 1961 г.). «Частичные симметрии слабых взаимодействий». Ядерная физика . 22 (4): 579–588. DOI : 10.1016 / 0029-5582 (61) 90469-2 .
- ^ а б Ченг, Т.П .; Ли, LF (2006). Калибровочная теория физики элементарных частиц . Издательство Оксфордского университета . С. 349–355. ISBN 0-19-851961-3.
- ^ а б в «Слабый угол смешивания» . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . Ценность CODATA 2018. Национальный институт стандартов и технологий . 20 мая 2019 . Проверено 20 мая 2019 .
- ^ Окунь, LB (1982). Лептоны и кварки . Издательство Северной Голландии по физике . п. 214. ISBN 0-444-86924-7.
- Erler, J .; Freitas, A .; и другие. ( Группа данных по частицам (PDG)) (2019 г.) [пересмотрено в марте 2018 г.]. «Обзор стандартной модели» (PDF) .
- «E158: прецизионное измерение слабого угла смешивания в рассеянии Меллера» . Стэнфордский линейный ускоритель (SLAC). Стэнфордский университет .
- «Q-weak: прецизионный тест Стандартной модели и определение слабых зарядов кварков посредством рассеяния электронов с нарушением четности» . Национальная ускорительная лаборатория Джефферсона. США Департамент энергетики .