Angolo di Weinberg
L'angolo di Weinberg o angolo di mescolamento debole (weak mixing angle)[2] è un parametro della teoria di Weinberg–Salam dell'interazione elettrodebole, parte del modello standard della fisica delle particelle, ed è solitamente indicato come . È l'angolo con cui la rottura spontanea della simmetria ruota l'originale piano dei bosoni vettori W0 e B0, producendo come risultato il bosone Z0 e il fotone.[3] Il suo valore misurato è di circa 30°,[4] ma varia leggermente, a seconda della quantità di moto relativa delle particelle coinvolte nelle interazioni per cui viene utilizzato l'angolo.[4]
Dettagli
[modifica | modifica wikitesto]La formula algebrica per la combinazione (cioè "mescolamento" o mixing) dei bosoni vettori W0 e B0 che produce simultaneamente il bosone Z0 e il fotone (γ o A) è espresso dalla formula
L'angolo di mescolamento debole fornisce anche la relazione tra le masse dei bosoni W e Z (indicate come e ,
L'angolo può essere espresso in termini degli accoppiamenti di e ( e rispettivamente associati all'isospin debole e all'ipercarica debole),
- e
La carica elettrica è quindi esprimibile in termini di essa, .
Poiché il valore dell'angolo di mescolamento è attualmente determinato empiricamente, in assenza di qualsiasi derivazione teorica sostitutiva è matematicamente definito come
Il valore di varia in funzione del trasferimento di quantità di moto, , a cui viene misurato (da non confondere con la carica elettrica). Questa variazione, o running, è una predizione chiave della teoria elettrodebole. Le misurazioni più precise sono state effettuate in esperimenti di collisione elettrone-positrone ad un valore di pari a 91,2 GeV/c, corrispondente a , la massa del bosone Z0.
In pratica si usa più frequentemente la quantità . La migliore stima del 2004 di , con pari a 91,2 GeV/c, nello schema MS-bar (minimal substraction) è 0,23120±0,00015, valore che è la media delle misurazioni effettuate in diversi processi e a diversi rivelatori. Esperimenti di violazione della parità atomica producono valori per a valori inferiori di , inferiori a 0,01 GeV/c, ma con una precisione molto inferiore. Nel 2005 sono stati pubblicati i risultati di uno studio sulla violazione della parità nello scattering di Møller in cui è stato ottenuto un valore di pari a 0,2397±0,0013 con pari a 0,16 GeV/c, stabilendo sperimentalmente il cosiddetto 'running' dell'angolo di mescolamento debole. Questi valori corrispondono a un angolo di Weinberg di ≈30°. LHCb misurò in collisioni protone-protone di 7 e 8 TeV un angolo effettivo di pari a 0,23142.[6] sebbene il valore di per questa misura sia determinato dall'energia di collisione partonica, che è vicina a Z massa bosonica.
I valori CODATA 2018 [4] fornisce il valore
Annotazioni
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Notare che attualmente non c'è una teoria universalmente accettata che spieghi il motivo del valore misurato di 29°. L'angolo di Weinberg non è predetto dal modello standard, dove rimane un parametro libero, sebbene vincolato dalle misure di altre grandezze.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ T. D. Lee, Particle Physics and Introduction to Field Theory, 1981.
- ^ Sheldon Glashow, Partial-symmetries of weak interactions, in Nuclear Physics, vol. 22, n. 4, 1961, pp. 579–588, DOI:10.1016/0029-5582(61)90469-2.
- ^ a b T.P. Cheng e L.F. Li, Gauge Theory of Elementary Particle Physics, Oxford University Press, 2006, pp. 349-355, ISBN 0-19-851961-3.
- ^ a b c weak mixing angle, su The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. URL consultato il 25 marzo 2022.
- ^ L.B. Okun, Leptons and Quarks, North-Holland Physics Publishing, 1982, p. 214, ISBN 0-444-86924-7.
- ^ (EN) Measurement of the forward-backward asymmetry in Z/γ∗ → μ + μ − decays and determination of the effective weak mixing angle, in Journal of High Energy Physics, vol. 2015, n. 11, 2015, DOI:10.1007/JHEP11(2015)190, ISSN 1029-8479 .
Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- Review of the Standard Model (PDF), su pdg.lbl.gov, 2019.
- E158: A precision measurement of the weak mixing angle in Møller scattering, su slac.stanford.edu.
- Q-weak: A precision test of the Standard Model and determination of the weak charges of the quarks through parity-violating electron scattering, su jlab.org.