elektrosvak teori

Elektrosvak teori er en felles (forent) teori for elektromagnetisk og svak vekselvirkning innafor elementærpartikkelfysikk. Elektromagnetisk og svak vekselvirkning (svake kjernekrefter) er to av de grunnleggende formene for vekselvirkning (krefter) i naturen, ved sida av sterk vekselvirkning og tyngdekraft. I elektrosvak teori beskrives disse to formene for vekselvirkning i et felles matematisk rammeverk.

Faktaboks

uttale:
elˈektrosvak teori

Ved energier på noen få GeV og mindre, ser elektromagnetisk og svak vekselvirkning ut til å være svært ulike fordi W- og Z-bosonene som utveksles i svak vekselvirkning er svært tunge (størrelsesorden hundre protonmasser), mens fotonet som utveksles i elektromagnetisk vekselvirkning har masse lik null (er masseløst). Men dersom energien i en prosess er omtrent like stor som hvileenergien til W-bosonet, eller eventuelt enda større, vil forskjellen i masse mellom fotonet og W- og Z-bosonene være av liten betydning. Svak og elektromagnetisk vekselvirkning vil da ha omtrent samme styrke, og framstå som en felles elektrosvak teori.

Kvantefeltteori

Teorien for elektrosvak vekselvirkning blir formulert som en justér-symmetrisk kvantefeltteori. Dette betyr at teorien er symmetrisk under visse matematiske transformasjoner (se justérteori). Alle felta for de fundamentale fermionene (leptoner og kvarker) splittes opp i en høgrehendt og en venstrehendt del. Fysisk svarer dette til partikler med spinn forover og bakover i forhold til bevegelsesretninga.

Brudd på speilingssymmetri

De venstrehendte fermionene organiseres i par, dubletter, mens de høgrehendte er singletter. For eksempel vil elektron-nøytrinoet \(\nu_e \) som bare har en venstrehendt del dersom nøytrinoet ikke har masse, og den venstrehendte delen av elektronet utgjøre et slikt par. En slik oppsplitting bryter speilings-(paritets-) symmetri (det er kjent at speilingssymmetri er brutt i svak vekselvirkning). Denne konstruksjonen har en viss analogi med isospinn-begrepet som er brukt i sterk vekselvirkning (kjernefysikk), der protonet og nøytronet utgjør en isospinndublett, det vil si de kan betraktes som to forskjellige tilstander av én partikkel, nukleonet. I den justérsymmetriske versjonen av elektrosvak teori framstår både fermionene og justérbosonene masseløse.

Higgsbosonet

Teorien inneholder også en dublett av såkalte higgsbosonfelt. Justérsymmetrien brytes ved at én komponent i higgsdubletten antas å ha en verdi i vakuum som er forskjellig fra null. (Felt som representerer fysiske partikler har ingen vakuumverdi.) Etter dette symmetribruddet framstår fermionene (eventuelt med unntak av nøytrinoene) og tre av justérbosonene (Z, W+, W) som massive partikler mens ett (fotonet) forblir masseløst. Når higgsfeltet har gitt masse til partiklene, skal det ifølge teorien bli tilbake ett nøytralt higgsboson.

I 2012 annonserte CERN at higgsbosonet var eksperimentelt påvist ved ATLAS og CMS-eksperimentene ved LHC-maskinen (Large Hadron Collider). En fant at higgsbosonet har masse på ca. 133 protonmasser.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg