elektroweaktheorie

Die Elektroweaktheorie ist ein Grundbaustein des Standardmodells der Teilchenphysik und beschreibt die Vereinigung der elektromagnetischen und der schwachen Wechselwirkung. Sie basiert auf dem Eichfeldtheorie-Gerüst mit der Eichgruppe SU(2)L × U(1)Y, in dem die Eichbosonen W+, W−, Z0 und Photon die Wechselwirkungen vermitteln. Durch den Higgs-Mechanismus erhalten die W±- und Z0-Bosonen Massen, während das Photon masselos bleibt; Fermionen erhalten Massen durch Yukawa-Kopplungen an das Higgsfeld.

Historisch entwickelte sich die Theorie aus den Arbeiten von Glashow, Weinberg und Salam, die elektromagnetische und schwache Interaktion zu einer einheitlichen Theorie zusammenführten. Bereits in den 1970er Jahren wurden Neutral-Current-Interaktionen experimentell beobachtet; 1983 wurden die W- und Z-Bosonen am CERN entdeckt, was die elektroweakliche Struktur bestätigte.

Die Symmetrie wird durch das Higgsfeld spontan gebrochen. Der Vakuumerwartungswert v ≈ 246 GeV bestimmt die Massen der W±- und Z0-Bosonen über M_W = gv/2 und M_Z = √(g^2+g′^2) v/2; das Photon bleibt masselos. Fermionen erhalten Massen durch Yukawa-Kopplungen an das Higgsfeld. Der Elektronenanteil e ergibt sich aus den Kopplungen über den Weinberg-Winkel θ_W, mit sin^2 θ_W ≈ 0,23.

Die Elektroweaktheorie ist renormalisierbar und ermöglicht präzise radiative Korrekturen. Messungen am LEP und SLC brachten hohe Bestätigung, unter anderem in Z-Resonanzparametern, W-Boson-Massen und dem Weinberg-Winkel. Die Vorhersage des Higgs-Bosons wurde durch die Entdeckung 2012 am LHC bestätigt; der gemessene Higgs-Massbereich liegt bei ca. 125 GeV. Zusammen mit der Quantenchromodynamik bildet sie das Fundament des Standardmodells.

Die Theorie bleibt eine fundamentale Beschreibung der bekannten Teilchenkräfte bis hin zu Energie skalen, die heute erreichbar sind. Erweiterungen, z. B. zur Erklärung von Neutrinos, können neutrale Massen erfordern; CP-Verletzung wird im CKM-Matrix beschrieben. Die Elektroweaktheorie enthält keine Quantengravitation.