Physique des particules

Interactions électrofaibles et QED

Observez les champs de jauge et les interactions de type électrofaible en trois dimensions. Reliez la structure visible du champ au groupe de jauge $SU(2)_L \times U(1)_Y$ et à l'idée de bosons médiateurs.

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Matériel

Vue 3D du champ de jauge en interaction
Curseurs d'intensité et d'échelle d'énergie
Boutons pause et réinitialisation de la vue

Protocole

Examiner le champ de jauge
Faites pivoter la vue 3D pour examiner le réseau de champ et les lignes de courant d'interaction. Rappelez-vous qu'en QED le photon est le boson de jauge de $U(1)$ , tandis que l'interaction faible requiert les trois bosons de $SU(2)_L$ . Lisez l'intensité courante dans l'affichage.
Modifier l'intensité d'interaction
Balayez le curseur « Intensité » et observez la réponse de la structure du champ — analogue à varier le couplage $g$ dans $D_\mu = \partial_\mu + igA_\mu$ . Puis changez « Échelle d'énergie » : dans le modèle électrofaible, la brisure de symétrie à l'échelle $\sim$ 246 GeV donne leur masse aux W et Z alors que le photon reste sans masse.
Relier aux constantes de couplage
Faites « Pause » à deux intensités différentes et comparez : un couplage plus fort donne une structure de champ plus resserrée. Lien : la charge électrique $e = g\sin\theta_W$ relie les couplages de $SU(2)_L$ et $U(1)_Y$ via l'angle de Weinberg $\theta_W$ . Réinitialisez la vue et vérifiez la symétrie du champ dans différentes directions.

Simulation

Histoire de l’expérience

Les interactions de jauge commencent avec la théorie de Weyl (1918–1929), qui reconnut l'invariance de jauge locale comme origine de l'électromagnétisme. En 1954, Yang et Mills étendirent l'idée au groupe non abélien

SU(2)

— l'ancêtre de toutes les théories de jauge modernes. Glashow (1961) proposa

SU(2)_L \times U(1)_Y

pour l'électrofaible ; Weinberg (1967) et Salam (1968) y ajoutèrent le mécanisme de Higgs pour donner leur masse aux W et Z. Gerard 't Hooft et Martinus Veltman prouvèrent la renormalisabilité de la théorie (1971), ouvrant la voie aux prédictions quantitatives. Les bosons W et Z furent découverts au CERN en 1983 par UA1/UA2 (Rubbia, van der Meer) aux masses prédites ~80–91 GeV. Dans les années 1970, la QCD (

SU(3)

) compléta le Modèle standard : trois forces — électromagnétique, faible, forte — naissent toutes d'une symétrie de jauge locale.

Physiciens associés

Paul Dirac Richard Feynman Chen Ning Yang Steven Weinberg Sheldon Lee Glashow Mohammad Abdus Salam Peter Ware Higgs

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