W-bozon

W ±, 0 -bozon  ( W ±, 0 )
Összetett alapvető részecske
Egy család bozon
Csoport mérő bozon
Részt vesz az interakciókban gravitációs [1] ,
gyenge ,
elektromágneses
Antirészecske W + W esetén -
W 0 önmagának
Típusok száma 3
Súly 80,385±0,015  GeV / c 2 [2]
Élettartam ~3⋅10 −25 s
Elméletileg indokolt Glashow , Weinberg , Salam ( 1968 )
Felfedezve közös kísérletek UA1 és UA2 , 1983
kvantumszámok
Elektromos töltés W ± : ±1  e
W 0 : 0
színtöltés 0
barionszám 0
Spin 1 óra
A pörgési állapotok száma 3
Gyenge túltöltés 0

A W-bozon  a gyenge kölcsönhatás alapvető részecskehordozója. A név az angol W eak (gyenge) szó első betűjéből származik. 1983-ban a CERN -ben történt felfedezése a Standard Modell egyik legfontosabb sikerének számít .

Alaptulajdonságok

A W-bozon 2 fő típusát figyelhetjük meg - pozitív és negatív elektromos töltéssel. Az elektrogyenge kölcsönhatás elmélete azonban 3 W-os bozont jósol - pozitív elektromos töltéssel, negatív és nulla értékkel, de nem lehet semleges bozont közvetlenül megfigyelni, mert egy B bozonnal keveredve fotont és egy Z bozon .

A W-bozon tömege csaknem 85-ször nagyobb, mint a proton tömege, és körülbelül 80,4 GeV / c 2 . A gyenge erő megértéséhez nagyon fontos a bozon tömege, mert a nagy tömeg korlátozza a hatás sugarát.

A bozonon lévő elektromos töltés miatt megváltoztathatja a kvarkok ízét és generációit , valamint a leptonokat a megfelelő antineutrínókká alakíthatja, és fordítva. Ez a tulajdonság teszi lehetővé a neutron béta bomlását , a müon és a tau bomlását, valamint a nehéz kvarkok bomlását.

Kvark szinten:

Előrejelzés

Miután a QED sikeres volt az elektromágnesesség előrejelzésében, elkezdődtek egy hasonló elmélet felépítése a gyenge kölcsönhatásra. Sikerült elkészíteni az elektrogyenge kölcsönhatás elméletét, amely mind a gyenge, mind az elektromágneses kölcsönhatást magyarázza. Az elméletet Steven Weinberg , Sheldon Glashow és Abdus Salam alkotta meg , amiért hárman közösen kapták meg 1979-ben a fizikai Nobel-díjat. Az elmélet nemcsak a béta-bomlást irányító W-bozonokat jósolta meg, hanem az akkor még fel nem fedezett Z-bozont is .

Az elmélet egyetlen problémája a bozonok tömege volt – viselkedésüket a csoport teljes mértékben leírta , de abban a részecskéknek tömegtelenek kell lenniük. Ez azt jelentette, hogy kell lennie valamilyen mechanizmusnak, amely megtöri a szimmetriát és tömeget ad. Ezt a mechanizmust Higgs-mechanizmusnak nevezik, az ezt szabályozó részecskét pedig Higgs -bozonnak nevezik .

Felfedezés

1973-ban megfigyeléseket végeztek az elektron és a neutrínó közötti kölcsönhatásokról, amelyeket az elektrogyenge kölcsönhatás elmélete jósolt meg. A " Gargamel " hatalmas buborékkamrában , amelyet a gyorsítóból származó neutrínósugár sugárzott be, elektronnyomokat figyeltek meg, amelyek hirtelen elkezdtek mozogni. Ezt a jelenséget egy neutrínó és egy elektron kölcsönhatásaként értelmezték egy láthatatlan Z-bozon cseréjén keresztül. A neutrínókat is nagyon nehéz kimutatni, így az egyetlen megfigyelhető hatás az elektron által a kölcsönhatás után nyert lendület.

A bozonok közvetlen megfigyelése csak erőteljes gyorsítók megjelenésével volt lehetséges. Ezek közül az első az UA1 és UA2 detektorokkal felszerelt Super Proton Synchrotron (SPS) volt , amely Carlo Rubbia és Simon van der Meer által vezetett kísérletsorozat eredményeként bizonyította a W-bozon létezését . A részecskék proton- és antiprotonnyalábok ütközésekor születtek. Rubbia és Van der Meer mindössze másfél évvel felfedezésük után kapta meg az 1984-es fizikai Nobel-díjat, ami az általában konzervatív Nobel Alapítvány szokatlan lépése.

Bomlás

A W-bozonnak 2 fő bomlási csatornája van [2] :

Mise

2022-ben a Fermilab fizikusainak együttműködése tíz évnyi kutatás után új adatokat kapott a W-bozon tömegéről, amelyek jelentősen eltértek a szabványos modelltől. Számításaik szerint a W-bozon tömege 80 433,5 ± 9,4 MeV, míg a standard modell mindössze 80 357 ± 6 MeV tömeget jósol. Ezek az értékek hét szórással térnek el egymástól. Ezeknek az adatoknak a megerősítése jelezheti a Standard Modellen túlmutató új részecske vagy fizika létezését [3] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A csodálatos világ az atommagban. Kérdések az előadás után Archiválva 2015. július 15. , FIAN, 2007. szeptember 11
  2. ↑ 1 2 J. Beringer et al . (Particle Data Group), Phys. Fordulat. D86, 010001 (2012). Mérőbozonok, W - bozon. Elérhető a pdglive.lbl.gov címen  (a hivatkozás nem érhető el  )
  3. ↑ A W-bozon tömegére vonatkozó új adatok megkérdőjelezik a szabványos modellt

Linkek