Электросла́бое взаимоде́йствие, электромагнитное и слабое взаимодействие лептонов и кварков, в котором излучается и поглощается фотон или промежуточный векторный бозон. Переносчиками электромагнитного взаимодействия являются безмассовые фотоны, слабое взаимодействие происходит при обмене массивными W^±- и Z-бозонами. Обмен заряженными W^±-бозонами приводит к таким взаимодействиям, как β-распад ядер, распад нейтрона и других элементарных частиц (мюона, заряженных π^±-мезонов, K-мезонов и др.). Эти процессы традиционно описывались т. н. четырёхфермионной теорией, неперенормируемость которой делала невозможной вычисление радиационных поправок и приводила к парадоксам при энергии около 300 ГэВ. В середине 1960-х гг. Ш. Глэшоу, С. Вайнберг и А. Салам построили перенормируемую теорию электрослабого взаимодействия, основанную на локальной калибровочной симметрии (теория Глэшоу – Вайнберга – Салама, ГВС-теория). Четырёхфермионная теория является низкоэнергетическим пределом ГВС-теории. Открытие нейтральных токов (1973), обусловленных обменом нейтральным Z-бозоном, подтвердило ГВС-теорию. Последовавшее через 10 лет открытие W^±- и Z-бозонов окончательно подтвердило калибровочную теорию электрослабого взаимодействия. Массы промежуточных W^±- и Z-бозонов очень велики: они близки к 80 и 90 ГэВ соответственно (или к массам 80 и 90 протонов). Для их открытия в ЦЕРНе был построен протон-антипротонный коллайдер на рекордную для того времени энергию 270+270 ГэВ. Перенормируемость теории электрослабого взаимодействия достигается за счёт механизма Хиггса генерации масс W^±- и Z-бозонов, кварков и лептонов. При этом возникает новая элементарная частица – бозон Хиггса, взаимодействие которой с другими элементарными частицами тем сильнее, чем больше их масса. За счёт радиационных поправок параметры Z- и W^±-бозонов зависят от численных значений масс тяжёлого t-кварка и бозона Хиггса. Точное измерение этих параметров позволило предсказать массу t-кварка, что в значительной степени помогло обнаружить в эксперименте его рождение и распад, а позднее дало возможность с точностью до 30 ГэВ предсказать массу бозона Хиггса, открытого в 2012 г. на Большом адронном коллайдере (ЦЕРН). Масса t-кварка близка к 172 ГэВ, масса бозона Хиггса – к 125 ГэВ; это две наиболее тяжёлые из известных ныне элементарных частиц. Калибровочные константы электромагнитных и слабых взаимодействий мало различаются, что приводит к одинаковым интенсивностям этих взаимодействий при высоких энергиях. При низких энергиях невысокая интенсивность слабых взаимодействий объясняется большими массами W^±- и Z-бозонов. Требование перенормируемости приводит к кварк-лептонной симметрии: в природе имеется 6 кварков и 6 лептонов, участвующих в электрослабом взаимодействии. Необходимым для компенсации аномалий оказывается равенство по абсолютной величине электрических зарядов протона и электрона и нейтральность нейтрона и нейтрино.

Кварки и лептоны образуют 3 кварк-лептонных поколения. В первое входят u- и d-кварки, электрон e и электронное нейтрино ν₁. Во второе – c- и s-кварки, мюон μ и мюонное нейтрино ν₂, в третье – t- и b-кварки, тау-лептон τ и тау-нейтрино ν₃. Квантовые числа «верхних» (u, c, t) и «нижних» (d, s, b) кварков, а также заряженных лептонов (e, μ, τ) и трёх нейтрино одинаковы. Массы заряженных лептонов и кварков растут с номером поколений: $\text{m}_{u}<\text{m}_{c}<\text{m}_{t}$ ,
$\text{m}_{d}<\text{m}_{s}<\text{m}_{b}$ , $\text{m}_{e}<\text{m}_{ \mu }<\text{m}_{\tau }$. Про нейтрино известно, что ν₂ тяжелее ν₁. Имеет ли место нормальная иерархия $\text{m}_{ν_{1}}<\text{m}_{ν_2}<\text{m}_{ν_{3}}$ или обратная иерархия $\text{m}_{ν_{3}}<\text{m}_{ν_2}<\text{m}_{ν_{1}}$ , должны определить будущие эксперименты. Эксперименты по прямому определению масс нейтрино пока приводят лишь к верхним ограничениям на значения их масс.

После открытия в середине 1950-х гг. нарушения пространственной (P) и зарядовой (C) чётностей в слабом взаимодействии Л. Д. Ландау выдвинул гипотезу о сохранении в природе произведения этих чётностей (CP-чётности, или комбинированной чётности), которое рассматривалось как фундаментальная симметрия. Позднее в распадах нейтральных K-мезонов было обнаружено нарушение CP-чётности, и долгое время было неясно, как включить это нарушение в теорию элементарных частиц. В теории электрослабого взаимодействия такая возможность возникает естественным образом, если существует три или больше поколений кварков. В случае трёх поколений нарушение CP-чётности объясняется одним параметром – фазой δ в матрице смешивания кварков. Изучение нарушения СР-чётности в распаде B-мезонов, рождаемых на асимметричных позитрон-электронных коллайдерах (специально с этой целью построенных в Японии и США), подтвердило справедливость этого механизма нарушения и позволило найти значение δ. Аналогично нарушению CР-чётности для кварков, оно должно быть и для лептонов. Его надеются обнаружить в экспериментах по изучению нейтринных осцилляций.

Несмотря на успехи в описании свойств элементарных частиц, теория электрослабого взаимодействия нуждается в дальнейшем развитии. В ней имеется более 20 параметров (массы и углы смешивания кварков и лептонов, калибровочные константы, масса и вакуумное среднее бозона Хиггса), что слишком много для фундаментальной теории. Среди входящих в её состав элементарных частиц нет кандидата на роль тёмной материи, которая необходима для разрешения ряда космологических и астрофизических парадоксов. Предстоит определить иерархию масс нейтрино, измерить значения их масс и обнаружить нарушение CP-чётности в осцилляциях нейтрино.