YukawaKopplungen

YukawaKopplungen sind die Kopplungen von Fermionen an das Higgs-Feld in der Standardmodell-Physik. Sie liefern die Massen der Fermionen erst nach der elektrowechen Symmetriebrechung. In der Lagrange des Modells erscheinen Yukawa-Terme für Quarks und Leptonen: L_Y = - y_d (Q_L φ d_R) - y_u (Q_L tildeφ u_R) - y_e (L_L φ e_R) + h.c. Hier sind Q_L und L_L die linken Fermion-Doppeltts, u_R, d_R und e_R die rechten Singuletten, φ das Higgs-Doppeltt und tildeφ der konjugierte Doppel. Nach der EWSB erhält φ die Vakuumerwartungswert v ≈ 246 GeV, und Fermionen bekommen Massen m_f = y_f v/√2. Da die Yukawa-Matrizen allgemein nicht-diagonal sind, müssen sie in die Massbasis durch Feldrotationen transformiert werden; dabei entstehen die CKM-Matrix für Quarks und gegebenenfalls eine PMNS-Matrix für Leptonen.

Die Yukawa-Werte variieren stark: y_t ≈ 1, während y_e ≈ 3×10^-6 ist. Dieses hierarchische Muster wird als Flavor-Puzzle bezeichnet. In der Higgs-Phänomenologie bestimmen diese Kopplungen die Higgsabwürfe an Fermionen; H→bb̄ und H→τ⁺τ⁻ gehören zu den wichtigsten Kanälen. In vielen Erweiterungen des Standardmodells kann der Yukawa-Sektor neue Quellen von CP-Verletzung oder Flavour-Wechselwirkungen enthalten.

Neutrino-Massen erfordern zusätzliche Yukawa-Terme mit rechten Neutrinos oder andere Mechanismen; damit ergeben sich Dirac- oder Majorana-Massen. Die Yukawa-Kopplungen bleiben eines der zentralen offenen Probleme der Teilchenphysik.