素粒子物理学
電弱相互作用と QED
三次元空間でゲージ場と電弱型相互作用を観察します。見える場の構造をゲージ群 と、力を運ぶ媒介ボソンの概念に結び付けます。
器具
- 相互作用ゲージ場の3Dビュー
- 強度とエネルギースケールのスライダー
- 一時停止・視点リセットボタン
手順
ゲージ場を調べる
3Dビューを回転して場の網目と相互作用の流線を観察します。QEDでは光子が のゲージボソン、弱い力は の3つのボソンを要することを思い出します。読み取り欄で現在の場の強度を記録します。
相互作用強度を変える
「強度」スライダーを動かし、場の構造の応答を見ます。これは の結合定数 を変えるのに対応します。次に「エネルギースケール」を変えます。電弱模型では 246 GeV のスケールでの対称性の破れが W と Z に質量を与え、光子は無質量のままです。
結合定数との関係
異なる2つの強度で「一時停止」して比較します。結合が強いほど場の構造は密に巻き付きます。電荷 がワインバーグ角 を介して と の結合を結ぶことと関係づけます。視点をリセットし、異なる方向で場の対称性を確かめます。
シミュレーション
実験の歴史
ゲージ相互作用は、局所ゲージ不変性が電磁気力の起源であると認識したワイルの理論（1918〜1929年）に始まります。1954年、ヤンとミルズは非可換群 へ拡張し、現代ゲージ理論の祖を築きました。グラショー（1961年）は電弱力に を提案し、ワインバーグ（1967年）とサラム（1968年）がヒッグス機構で W・Z に質量を与えました。
ヘラルト・トホーフトとマルティヌス・フェルトマンは理論のくりこみ可能性を証明（1971年）し、定量的予言への道を開きました。W・Zボソンは1983年CERNのUA1/UA2実験（ルビア、ファン・デル・メール）で予言どおり約80〜91 GeVの質量で発見されました。1970年代のQCD（）が標準模型を完成させ、電磁・弱・強の3力はすべて局所ゲージ対称性から生じます。