Ángulo de Weinberg

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El ángulo de Weinberg , o ángulo de mezcla de la interacción débil , es un parámetro en la teoría de la interacción electrodébil de Weinberg - Salam , generalmente denotado θ W , uno de los parámetros libres del Modelo Estándar de partículas elementales. Este es el ángulo por el cual la ruptura espontánea de la simetría electrodébil gira el plano inicial de los bosones vectoriales neutros W 0
y B 0 , dando como resultado un bosón Z 0 y un fotón .

{\begin{pmatrix}\gamma \\Z^{0}\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}\cos \theta _{W}&\sin \theta _{W}\\ -\sin \theta _{W}&\cos \theta _{W}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}B^{0}\\W^{0}\end{pmatrix}}

Cada uno de los términos del operador corriente neutra es la suma de un operador vectorial con multiplicador y un operador axial con multiplicador , donde es la tercera proyección del llamado espín isotópico débil , es la carga eléctrica de la partícula, y es el ángulo de Weinberg. El ángulo determina la estructura de las corrientes neutras y la relación entre las constantes g y e de las interacciones débil y electromagnética, respectivamente [1] : $yo_3$ $I_{3}-2Q\sin^{2}\theta_{W}$ $yo_3$ $q$ $\theta _{W}$ $\theta _{W}$

e = g\sin\theta_w

El ángulo de Weinberg también establece la relación entre las masas de los bosones W ± - y Z 0 [2] :

m_{Z}={\frac {m_{W}}{\cos \theta _{W}}}.

El ángulo de Weinberg se puede expresar en términos de las constantes de acoplamiento de grupo y ( espín isotópico débil g e hipercarga débil g′, respectivamente): ${\displaystyle SU(2)_{L))$ $U(1)_{Y}$

\cos \theta _{W}={\frac {g}{\sqrt {g^{2}+g'^{2))))

; .

\sin \theta _{W}={\frac {g'}{\sqrt {g^{2}+g'^{2))))

El valor de θ W es una " constante de funcionamiento ", es decir, depende de la transferencia de cantidad de movimiento Q en la reacción en la que se mide. Esta dependencia es una predicción clave de la teoría de las interacciones electrodébiles. Las mediciones más precisas se realizaron en experimentos en colisionadores de electrones y positrones con un valor de Q = 91,2 GeV/c, correspondiente a la masa del bosón Z.

En la práctica, se usa más comúnmente el cuadrado del seno del ángulo de Weinberg, sen 2 θ W . Para 2004, la mejor estimación de este valor es sin 2 θ W = 0,23120 ± 0,00015 (a Q = 91,2 GeV/c, dentro del esquema de resta mínima modificada ). Los experimentos sobre el estudio de la no conservación de la paridad en las transiciones atómicas (es decir, en la transferencia de momento casi nula) dan el valor del ángulo de Weinberg con una precisión mucho peor, lo que no permite determinar la dependencia de la constante de funcionamiento de la energía. En un experimento para estudiar la asimetría de la dispersión de Møller a Q = 0,16 GeV/c , se encontró el valor sen 2 θ W = 0,2397 ± 0,0013 [3] , que difiere significativamente del valor anterior obtenido a altas energías, y permite establecer la dependencia del ángulo de Weinberg con la energía.

En el experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones en colisiones protón-protón a 7–8 TeV , el valor del ángulo de Weinberg efectivo sen 2 θefectivo
W= 0,23142 , pero la transferencia de cantidad de movimiento en esta dimensión está determinada por la energía de colisión del partón, que está cerca de la masa del bosón Z.

La última revisión del conjunto estándar de constantes fundamentales CODATA -2014 da el valor

\sin ^{2}\theta _{\text{W}}=1-(m_{\text{W}}/m_{\text{Z}})^{2}=0,2223( 21) .

Cabe señalar que el valor específico del ángulo de Weinberg no es una predicción del Modelo Estándar, sino su parámetro libre. En la actualidad, no existe una teoría generalmente aceptada que responda a la pregunta de por qué el ángulo de Weinberg tiene este valor particular y no algún otro.

Véase también

Esquina Cabibbo

Notas

↑ LB Okun . Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Serpentinas. — S. 552–556. - 704 pág. - 40.000 copias. - ISBN 5-85270-087-8 .
↑ Okun L. B. Leptones y quarks . - La edición principal de la literatura física y matemática de la editorial "Nauka", 1981.
↑ Anthony P. et al. Medición de precisión del ángulo de mezcla débil en la dispersión de Møller // Phys . Rvdo. Letón. : diario. - Sociedad Americana de Física, 2005. - vol. 95 , núm. 8 _ — Pág. 081601 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.95.081601 . - . -arXiv : hep - ex/0504049 . — PMID 16196849 .

Enlaces

Tomilin K. A. Constantes físicas fundamentales en aspectos históricos y metodológicos. M.: Fizmatlit, 2006, 368 s, páginas 150-154. (djvu)
C. Amsler ( Grupo de datos de partículas ) et al. Revisión de física de partículas: modelo electrodébil y restricciones en la nueva física // Physics Letters B : diario. - 2008. - Vol. 667 , núm. 1 . — Pág. 1 . -doi : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018 . — .
E158: Una medición de precisión del ángulo de mezcla débil en la dispersión de Møller
Q-débil: una prueba de precisión del modelo estándar y la determinación de las cargas débiles de los quarks a través de la dispersión de electrones que violan la paridad