El ángulo de mezcla débil o Weinberg ángulo [2] es un parámetro en el Weinberg - Salam teoría de la interacción electrodébil , parte del modelo estándar de la física de partículas, y por lo general se denota como θ W . Es el ángulo por el cual la ruptura espontánea de la simetría rota el original.
W0
y B 0 plano del bosón del vector , produciendo como resultado el
Z0
bosón y el fotón . [3] Su valor medido es de aproximadamente 30 °, [4] pero varía ligeramente, dependiendo del momento relativo de las partículas involucradas en las interacciones para las que se usa el ángulo. [4]
Detalles
La fórmula algebraica para la combinación de los
W0
y bosones vectoriales B 0 (es decir, 'mezcla') que produce simultáneamente la masa
Z0
Higgs y el sin masa de fotones (
γ
) se expresa mediante la fórmula
El ángulo de mezcla débil también da la relación entre las masas de los bosones W y Z (denotados como m W y m Z ),
El ángulo se puede expresar en términos de y acoplamientos ( isospin g débil e hipercarga débil g ′ , respectivamente),
- y
Entonces, la carga eléctrica se puede expresar en términos de ella, e = g sen θ W = g ′ cos θ W (consulte la figura).
Debido a que el valor del ángulo de mezcla se determina actualmente empíricamente, en ausencia de cualquier derivación teórica que lo reemplace se define matemáticamente como
El valor de θ W varía en función de la transferencia de momento , ∆ Q , en el que se mide. Esta variación, o " correr ", es una predicción clave de la teoría electrodébil. Las mediciones más precisas se han realizado en experimentos de colisionador de electrones y positrones a un valor de ∆ Q = 91,2 GeV / c, correspondiente a la masa del
Z0
Higgs, m Z .
En la práctica, la cantidad sen 2 θ W se utiliza con mayor frecuencia. La mejor estimación de 2004 de sen 2 θ W , a ∆ Q = 91.2 GeV / c, en el esquema MS es 0.23120 ± 0.00015, que promedia las mediciones realizadas en diferentes procesos y en diferentes detectores. Los experimentos de violación de la paridad atómica arrojan valores para sen 2 θ W a valores más pequeños de ∆ Q , por debajo de 0,01 GeV / c, pero con una precisión mucho menor. En 2005 se publicaron los resultados de un estudio de violación de paridad en la dispersión de Møller en el que se obtuvo un valor de sen 2 θ W = 0.2397 ± 0.0013 a ∆ Q = 0.16 GeV / c, estableciendo experimentalmente el llamado 'corrimiento' de los débiles ángulo de mezcla. Estos valores corresponden a un ángulo de Weinberg de ≈30 °. LHCb medido en colisiones protón-protón de 7 y 8 TeV con un ángulo efectivo de sen 2 ( θ ef
W) = 0.23142, [ cita requerida ] aunque el valor de ∆ Q para esta medición está determinado por la energía de colisión partónica, que está cerca de la masa del bosón Z.
CODATA 2018 [4] da el valor
Notas al pie
- ^ La carga eléctrica Q es distinto del símbolo de apariencia similar para el impulso de transferencia de Δ Q .
- ^ Tenga en cuenta que en la actualidad, no existe una teoría generalmente aceptada que explique por qué el valor medido θ W ≈ 29 ° es el que es. El valor específico no espredicho por el modelo estándar : el ángulo de Weinberg θ W es un parámetro abierto, no fijo, aunque está restringido y predicho a través de otras mediciones decantidades del modelo estándar .
Referencias
- ^ Lee, TD (1981). Física de partículas e introducción a la teoría de campos .
- ^ Glashow, Sheldon (febrero de 1961). "Simetrías parciales de interacciones débiles". Física nuclear . 22 (4): 579–588. doi : 10.1016 / 0029-5582 (61) 90469-2 .
- ^ a b Cheng, TP; Li, LF (2006). Teoría del calibre de la física de partículas elementales . Prensa de la Universidad de Oxford . págs. 349–355. ISBN 0-19-851961-3.
- ^ a b c "Ángulo de mezcla débil" . La referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . Valor CODATA 2018. Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . 20 de mayo de 2019 . Consultado el 20 de mayo de 2019 .
- ^ Okun, LB (1982). Leptones y quarks . Editorial de física de Holanda Septentrional . pag. 214. ISBN 0-444-86924-7.
- Erler, J .; Freitas, A .; et al. ( Particle Data Group (PDG)) (2019) [revisado en marzo de 2018]. "Revisión del modelo estándar" (PDF) .
- "E158: una medición de precisión del ángulo de mezcla débil en la dispersión de Møller" . Acelerador lineal de Stanford (SLAC). Universidad de Stanford .
- "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 viola la paridad" . Laboratorio del Acelerador Nacional de Jefferson. Departamento de Energía de EE . UU .