Interaction électrofaible

L’interaction électrofaible, aussi appelée force électrofaible, est la description unifiée de deux des quatre interactions fondamentales de l'univers, à savoir l'électromagnétisme (appelé électrodynamique quantique dans sa version quantique) et l'interaction faible. Ces deux forces paraissent pourtant très différentes aux échelles d'énergie atomique, et même nucléaire : la force électromagnétique est dite de portée infinie car on peut l'observer aisément à l'échelle macroscopique tandis que la force faible a une influence uniquement à l'échelle microscopique, au niveau du noyau atomique. Cependant, la force faible, telle qu'elle a été décrite par Enrico Fermi pour rendre compte de la désintégration β a une intensité croissant rapidement avec les énergies auxquelles on la considère, ce qui la rend incohérente à très grande énergie. La force électromagnétique, elle, croît aussi avec l'énergie considérée, mais bien plus lentement. Ces deux forces deviennent donc du même ordre de grandeur, vers une énergie d'une centaine de GeV. La théorie électrofaible s'appuie sur ce phénomène pour prédire une unification des deux théories, qui se confondent à cette échelle d'énergies. Plus en détail, la théorie électrofaible est une théorie quantique des champs basée sur un groupe de jauge où est le groupe de jauge correspondant à l'interaction faible dont les bosons de jauge sont les bosons W et le boson Z tandis que le groupe de jauge de l'électrodynamique, dont le boson de jauge est le photon, est une combinaison de avec un groupe appelé groupe d'isospin. La théorie est capable de prédire les masses des bosons à 80 GeV pour le W ± et à 90 GeV pour le Z'' 0, les bosons vecteurs de la force faible, tandis que le photon, vecteur de l'interaction électromagnétique a une masse nulle. Ces différences de masse expliquent la différence considérable de comportement de ces interactions à basse énergie. Lorsque l'échelle d'énergie des observations est plus faible que l'échelle électrofaible une asymétrie apparaît en effet entre électromagnétisme et interaction faible via une brisure spontanée de la symétrie électrofaible engendrée par le mécanisme de Higgs.