電弱統一理論の基礎とゲージ構造

電弱相互作用（でんじゃくそうごさよう、英: electroweak interaction）とは、物理学の標準模型において、電磁気力と弱い相互作用を一つの枠組みで記述する相互作用である。この理論体系は電弱統一理論とも呼ばれ、素粒子物理学の基礎をなす。

数学的には、電弱相互作用はゲージ群 SU(2)×U(1) に基づいて定式化される。これに対応するゲージボソンとして、電磁気力に関連する光子や、弱い相互作用を仲介するウィークボソンが存在する。標準模型の枠内では、ヒッグス機構が導入されることによって対称性が自発的に破れ、ウィークボソンが質量を獲得する仕組みとなっている。

理論の構造とパラメータ

理論にはいくつかの基本的なパラメータが含まれている。それぞれのゲージ群に対応する結合定数や、ヒッグスポテンシャル項、および湯川相互作用の結合定数が挙げられる。

2つのゲージ結合定数の比を用いることでワインバーグ角が定義され、電磁気力の結合定数との関係性が示される。

このようにして、異なる性質を持つ力が一つのゲージ理論として統合的に説明される。