Ángulo de Weinberg

El ángulo de Weinberg o ángulo de mezcla débil es un parámetro en la teoría de Weinberg–Salam de las interacciones electrodébiles, parte del modelo estándar de la física de partículas, y se denota normalmente como ${displaystyle heta _{W}}$. Es el ángulo en el que la ruptura de simetría espontánea rota el plano original de los bosones vectoriales ${displaystyle W^{0}}$ y ${displaystyle B^{0}}$, produciendo como resultado bosón ${displaystyle Z^{0}}$, y el fotón.

También proporciona la relación entre las masas de los bosones W y Z (denotadas como ${displaystyle m_{W}}$ y ${displaystyle m_{Z}}$):

El ángulo se puede expresar en términos de las constantes de acoplamiento de los grupos gauge ${displaystyle SU(2)_{L}}$ y ${displaystyle U(1)_{Y}}$ (${displaystyle g}$ y ${displaystyle g'}$, respectivamente):

Como el valor del ángulo de mezcla actualmente se determina empíricamente, su definición se establece como:^[1]​

El valor de ${displaystyle heta _{W}}$ varía en función de la escala de energía (determinada por la transferencia de momento, ${displaystyle Q}$) en que está medido. Esta variación, o 'running', es una predicción clave del modelo electrodébil. Las medidas más precisas han sido llevadas a cabo en colisionadores electrón-positron en un valor de ${displaystyle Q}$ = 91.2 GeV/c, correspondiendo a la masa del bosón Z, ${displaystyle m_{Z}}$.

En la práctica, la cantidad más usada es ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}}$. La mejor estimación de 2004 ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}}$, en ${displaystyle Q}$ = 91.2 GeV/c, en el esquema ${displaystyle {overline {mathrm {MS} }}}$ es 0.23120 ± 0.00015. Experimentos de violación de la paridad atómicos proporcionan un valor de ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}}$ en valores más pequeños de ${displaystyle Q}$, a menos de 0.01 GeV/c, pero con mucha precisión más baja. En 2005 se publicó un estudio de violación de la paridad en scattering de Møller que obtuvo ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}}$ = 0.2397 ± 0.0013 en ${displaystyle Q}$ = 0.16 GeV/c, estableciendo experimentalmente el 'running' del ángulo de mezcla débil.^[2]​^[3]​ LHCb Midió en ${displaystyle Q}$ = 7 y 8 TeV un ángulo eficaz de ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}^{mathrm {eff} }}$ = 0.23142.^[4]​ El valor recomendado actualmente (2015) es ${displaystyle sin ^{2} heta _{W}}$ = 0.2223(21) (en este caso, en el esquema on-shell).^[5]​^[6]​ Estos valores corresponden a un ángulo de Weinberg de ~30°.

Notar, sin embargo, que el valor concreto del ángulo no es una predicción del modelo estándar: es un parámetro libre, sin fijar. Actualmente no hay ninguna teoría generalmente aceptada que explique el valor medido.