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牢班,你还在摸鱼哦

关于电弱参数

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在标准模型中,电弱相关的自由参数有3个,在模型中的自然的选择是$g,~g',~v$。但是这些参数无法被直接测量出,于是我们需要使用精确的实验测量值来定出模型中的参数值。在电弱能标下(即能量标度 $\mu \approx M_Z$),这三个基本输入参数通常选为:

  • 电磁精细结构常数(在 $M_Z$ 标度下):

    $$ \alpha(M_Z) \approx 1/128 $$

  • 费米常数(由 $\mu$ 子衰变精确测量):

    $$ G_F \approx 1.1663787 \times 10^{-5} \, \text{GeV}^{-2} $$

  • Z玻色子质量(由 LEP 精确测量):

    $$ M_Z \approx 91.1876 \, \text{GeV} $$

于是现在我们可以写出其他的参数表达式(follow MadGraph5定义)。在电弱能标($\mu = M_Z$)的树图阶下

  • W 玻色子质量

    $$ M_W= \sqrt{\frac{M_Z^2}{2} \left[ 1 + \sqrt{1 - \frac{4 \pi \alpha(M_Z)}{\sqrt{2} G_F M_Z^2}} \right]} $$

  • 电弱混合角

    $$ \sin^2{\theta_w} = 1- \left( \frac{M_W}{M_Z} \right)^2 $$

  • 电磁耦合系数

    $$ e = \sqrt{4 \pi \alpha} $$

  • 电弱耦合系数$g$(在某些文献中记为$g_W$)

    $$ g = \frac{e}{\sin \theta_W} $$

  • 电弱耦合系数$g'$

    $$ g' = \frac{e}{\cos \theta_W} $$

  • 希格斯场真空期望值$v_{EW}$

    $$ v_{EW} = 2 M_W \sin{\theta_W}/e = \frac{1}{\sqrt{\sqrt 2 G_F}} $$

以上表达式都只是树图级别的,在单圈/多圈/辐射修正下,需要进行一定的修正,详细可以参考 1902.05142

在新物理能标下,理论上我们需要计算参数的跑动。但是$\alpha$的跑动在电弱能标以上很小,在很大的范围中都无需考虑。以下图片来源于 1205.6497,可见在$\mu<10^{10} ~\text{GeV}$的范围,电弱耦合系数的跑动都不超过$ 10\% $,对于目前的新物理讨论可以暂时忽略不计。

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