粒子物理学
电弱相互作用与 QED
在三维空间中观察规范场与电弱型相互作用。把可见的场结构与规范群 及传递相互作用的媒介玻色子概念联系起来。
器材
- 相互作用规范场的三维视图
- 强度与能量标度滑块
- 暂停与重置视角按钮
实验步骤
考察规范场
旋转三维视图观察场网与相互作用流线。记住 QED 中光子是 的规范玻色子，而弱相互作用需要 的三个玻色子。读取读数栏中的当前场强。
改变相互作用强度
扫动"强度"滑块，观察场结构的响应——相当于改变协变导数 中的耦合常数 。然后改变"能量标度"：在电弱模型中， 246 GeV 标度处的对称性破缺赋予 W 与 Z 质量，而光子保持无质量。
与耦合常数联系
在两个不同强度下点"暂停"并比较：耦合越强，场结构缠绕越紧。联系：电荷 通过温伯格角 把 与 的耦合联系起来。重置视角，在不同方向检验场的对称性。
模拟
实验历史
规范相互作用始于外尔理论（1918–1929年），他认识到局域规范不变性是电磁力的根源。1954年，杨振宁与米尔斯把这一思想推广到非阿贝尔群 ——一切现代规范理论的始祖。格拉肖（1961年）为电弱力提出 ；温伯格（1967年）与萨拉姆（1968年）引入希格斯机制赋予 W、Z 质量。
赫拉德·特霍夫特与马丁努斯·韦尔特曼证明了该理论可重整化（1971年），使定量预言成为可能。W 与 Z 玻色子于1983年由 CERN 的 UA1/UA2 实验（鲁比亚、范德梅尔）在预言的 ~80–91 GeV 质量处发现。20世纪70年代的 QCD（）完善了标准模型：电磁、弱、强三种力皆源于局域规范对称性。