轻子与电弱力

弱混合角(温伯格角,Weinberg angle)

/ WINE-berg angle /

温伯格角是一个数字,它精确地告诉你:在电弱理论内部,电磁力和弱相互作用是如何混合在一起的。当最初的对称性破缺、统一的力分裂成日常的光子和 Z 玻色子时,这种分裂的配方由一个混合角支配。可以把它想成一个旋钮,决定了存活下来的每个载体里掺了多少'电磁'、多少'弱'。

具体来说,理论一开始有两个更抽象的力的载体,你从来不会直接看到它们。光子和 Z 玻色子各自是这两者的特定混合,而温伯格角就是定义这种混合的角度——就像你按某个数字设定的固定比例,把两种颜料调在一起。一旦定下这个角,理论就把一大张相互关联的量绑在了一起:W 与 Z 玻色子的相对质量、中性流相互作用的强度、以及 Z 如何耦合到不同粒子,全都由它推出。实验测得的数值大约对应 28 度。

它的重要性在于:它让电弱理论具有强约束的预言能力,而非松散的描述能力。因为一个角支配着如此众多不同的事物,你可以在一类实验里测出它,再去预言截然不同的另一类实验的结果。当所有这些彼此独立的测量都给出同一个数值时,就是对理论的一项严格确认。温伯格角是标准模型的参数之一——它并非从更深的东西推导而来,而是被测量出来、再用来把其余一切牢牢固定到位。

温伯格角把 W 和 Z 的质量绑在一起:W 的质量除以 Z 的质量,应当等于这个角的余弦。代入大约 28 度,你就得到约 80 与约 91 GeV 之间正确的比值——一个先被预言、后被证实的数字。

一个角,把 W 质量、Z 质量和中性流的强度联系在一起。

这个角并非标准模型预言的——它是一个必须由实验测定的自由参数;它的数值还会随能量轻微漂移,这种微妙效应叫做'跑动'。

又称
weak mixing angletheta_WθW弱混合角弱混合角