Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung

Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung, Bezeichnung für eine physikalische Theorie, mit der Wechselwirkungen mit sehr kurzer Reichweite (10^-13 Meter) und extrem geringer Stärke (10^-11, im Vergleich zur starken Wechselwirkung mit der Stärke von etwa 1) beschrieben werden. Mit Hilfe dieser Theorie besteht die Möglichkeit, elektromagnetische und die schwachen Kernkräfte einheitlich zu erklären. Die Wurzeln dieser Theorie gehen auf den Physiker Enrico Fermi zurück. Man erkannte, dass beim β-Zerfall (siehe Radioaktivität) der Zerfall eines im Atomkern enthaltenen Neutrons in Proton, Elektron und Anti-Elektron-Neutrino die schwachen Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle spielen. Fermi schlug als Erster vor, den β-Zerfall unter Gesichtspunkten der Feldtheorie zu behandeln. So war es möglich geworden, die Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen durch Austausch von Photonen zu beschreiben (siehe Quantenelektrodynamik).

Die Ansätze nutzten die Physiker Sheldon Lee Glashow, Abdus Salam und Steven Weinberg und entwickelten unabhängig voneinander die entsprechende Theorie. Im Mittelpunkt der Theorie stehen die so genannten neutralen Vektorbosonen Z⁰ (s. u.), die bei einer elektroschwachen Wechselwirkung zwischen den wechselwirkenden Elementarteilchen ausgetauscht werden. In der Teilchenphysik spricht man von einer schwachen Wechselwirkung, wenn die beteiligten Elementarteilchen bei diesem Vorgang ihre Ladung und ihre Natur nicht ändern (also z. B. nicht in andere Teilchen übergehen). Ein Beispiel für einen derartigen Prozess ist die elastische Streuung von Neutrinos an Elektronen. Bei diesem Vorgang vermitteln praktisch die neutralen Vektorbosonen Z⁰ die schwache Wechselwirkung zwischen Neutrino und Elektron.

Glashow, Salam und Weinberg konnten diese Vektorbosonen zunächst nur postulieren. 1973 erhielt man erstmals experimentelle Hinweise auf die schwache Wechselwirkung. Für ihre Arbeiten erhielten Glashow, Salam und Weinberg 1979 gemeinsam den Nobelpreis für Physik.

Die Entdeckung der so genannten massiven Vektorbosonen W^± und des neutralen Vektorbosons Z⁰ (1983 am CERN) lieferte die erste experimentelle Bestätigung dieser Theorie – diese drei Arten von Vektorbosonen fasst man auch unter dem Begriff intermediäre Vektorbosonen zusammen.

Siehe auch Einheitliche Feldtheorie; Physik; Bosonen