De elektrozwakke wisselwerking is een begrip uit de deeltjesfysica. Daarbij gaat het om de geünificeerde beschrijving van twee van de vier fundamentele natuurkrachten: van de elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht. Deze twee krachten lijken bij alledaagse lage energieën verschillend, maar de theorie van de elektrozwakke wisselwerking beschrijft ze als twee verschillende vormen van dezelfde kracht. Het is een onderdeel van het standaardmodel van de deeltjesfysica. Boven de unificatie-energie, in de orde van grootte van 102 GeV, verenigen deze krachten zich in één elektrozwakke kracht. Bij een voldoende heet heelal, ongeveer 1015 K, verenigen de elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht zich dus tot een gecombineerde elektrozwakke kracht. Het is het idee dat de temperatuur in het heelal kort na de oerknal zo hoog was.

Voor de bijdragen aan de unificatie van de zwakke en de elektromagnetische wisselwerking tussen elementaire deeltjes ontvingen Abdus Salam, Sheldon Glashow en Steven Weinberg in 1979 de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Hun theorie werd daarna, eind jaren zestig door Gerard 't Hooft en Martinus Veltman wiskundig onderbouwd. Zij konden de eigenschappen van de deeltjes berekenen, die door de theorie waren voorspeld. Zij ontvingen daarvoor in 1999 de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Vijftien jaar eerder hadden de natuurkundigen Carlo Rubbia en Simon van der Meer de Nobelprijs ontvangen omdat zij die deeltjes experimenteel hadden aangetoond. Nadat met de Gargamelle-detector in 1973 neutrale stromen waren ontdekt in neutrinoverstrooiing, ontdekten zij begin jaren tachtig in het daartoe aangepaste Super Proton Synchrotron bij botsingen tussen protonen en antiprotonen de W- en Z-bosonen.

Wiskunde Er is voor de beschrijving van de vereniging tussen de beide krachten wiskunde nodig. Dat is de ijktheorie. De ijkgroep is in dit geval . De overeenkomstige ijkbosonen zijn de drie W-bosonen en met een zwakke isospin van en het boson met zwakke hyperlading van , die geen allemaal massa hebben.

In het standaardmodel worden de W± en Z0 bosonen en het foton geproduceerd door spontane symmetriebreuk van de elektrozwakke symmetrie van SU(2) × U(1)Y naar U(1)em, veroorzaakt door het Higgsmechanisme (zie ook Higgsboson). U(1)Y en U(1)em zijn verschillende kopieën van U(1); de generator van U(1)em is Q = Y/2 + I3, waarin Y de generator is van U(1)Y (zwakke hyperlading genoemd), en I3 een van de SU(2) generatoren (een component van zwakke isospin is).

De spontane symmetriebreuk doet de W0 en B0 bosonen samensmelten tot twee andere bosonen – het Z0 boson en het foton (γ) als volgt:

waarin θW de zwakke menghoek is. De assen die de deeltjes voorstellen zijn in wezen net gedraaid, in het (W0, B0) vlak, over de hoek θW. Dit introduceert ook een discrepantie tussen de massa van het Z0 en de massa van de W± deeltjes, aangeduid als MZ en MW;

Het onderscheid tussen elektromagnetisme en zwakke kracht ontstaat door een (niet triviale) lineaire combinatie van Y en I3 die verdwijnt voor het Higgsboson (het is een eigentoestand van zowel Y als I3, dus voor de coëfficiënten kunnen −I3 en Y genomen worden): U(1)em wordt gedefinieerd als de groep gegenereerd door deze lineaire combinatie, en is ongebroken omdat het niet wisselwerkt met de Higgs.

links|300px|thumb|Het patroon van zwakke isospin, T3, en zwakke hyperlading, YW, van de bekende elementaire deeltjes, met elektrische lading, Q, langs de zwakke menghoek. Het neutrale Higgsveld (omcirkeld) breekt de elektrozwakke symmetrie en geeft, door wisselwerking, massa aan andere deeltjes. Drie componenten van het Higgsveld worden een deel van de zware W en Z bosonen.

Lagrangiaan Elektrozwakke wisselwerking is een Yang-Mills-theorie met de symmetrie groep U(1)×SU(2)L,

met de volgende afkortingen: voor het ijkveld de zwakke hyperlading, de generator van de groep het drie-component ijkveld de Pauli matrices, infinitesimale generatoren van de groep. Het subscript geeft aan dat ze alleen inwerken op linkse fermionen. and zijn koppeling constanten.

Categorie:Deeltjesfysica