Elektroschwache

Die Elektroschwache, auch Elektroweak-Theorie genannt, ist der Teil des Standardmodells der Teilchenphysik, der elektromagnetische und schwache Wechselwirkung zu einer einheitlichen Beschreibung verbindet. Sie beschreibt das Verhalten von Leptonen und Quarks durch gemeinsame Gauge-Felder, aus denen bei hohen Energien die elektromagnetische Kraft und die schwache Kernkraft entstammen. Die Theorie vermittelt die Austauschbosonen Photon, W± und Z0; Photon bleibt masselos und wirkt über große Entfernungen, während W± und Z0 die schwache Interaktion tragen.

Die zugrunde liegende Symmetriegruppe ist SU(2)_L × U(1)_Y. Die drei W-Bosonen stammen aus SU(2)_L, während das U(1)_Y-Feld mit dem neutralen W3-Feld gemischt wird. Durch die Spontan-Symmetriebrechung des Higgsfeldes erhält der W±- und der Z0-Boson Masse, der Photon bleibt masselos. Die Massen und Kopplungen der Fermionen ergeben sich über Yukawa-Wechselwirkungen mit dem Higgsfeld.

Historisch wurden die elektroschwachen Reformen in den 1960er Jahren von Sheldon Glashow, Abdus Salam und Steven Weinberg formuliert. Die Vorhersagen des Modells wurden in den 1980er Jahren durch die Entdeckung der W±- und Z0-Bosonen bestätigt; das Higgsfeld und der zugehörige Higgs-Boson wurden 2012 am Large Hadron Collider beobachtet.

Präzisionsmessungen am LEP und am SLC bestätigten viele Vorhersagen des elektroschwachen Teils des Standardmodells, insbesondere den Wert des schwachen Mischungswinkels sin^2θ_W und die Radiativen Korrekturen. Die Theorie ist ein zentraler Bestandteil des Standardmodells und erklärt die Massen der W±- und Z0-Bosonen durch den Higgs-Mechanismus; Photon bleibt masselos. Forschung testet weiter die Grenzen der Theorie und sucht nach Hinweisen auf neue Physik jenseits des Standardmodells.