Bosonul W

W ±, 0 - boson  ( W ±, 0 )
Compus particulă fundamentală
O familie boson
grup bosonul gauge
Participă la interacțiuni gravitațional [1] ,
slab ,
electromagnetic
Antiparticulă W + pentru W -
W 0 pentru sine
Numărul de tipuri 3
Greutate 80,385±0,015  GeV / c 2 [2]
Durata de viață ~3⋅10 −25 s
Teoretic justificat Glashow , Weinberg , Salam ( 1968 )
Descoperit experimentele comune UA1 și UA2 , 1983
numere cuantice
Incarcare electrica W ± : ± 1  și
W 0 : 0
taxa de culoare 0
număr barion 0
A învârti 1 h
Numărul de stări de spin 3
Hiperîncărcare slabă 0

Bosonul W  este purtătorul de particule fundamental al interacțiunii slabe. Numele provine de la prima literă a cuvântului englezesc Slab (slab). Descoperirea sa în 1983 la CERN este considerată unul dintre cele mai importante succese ale Modelului Standard.

Proprietăți de bază

Putem observa 2 tipuri principale de boson W - cu o sarcină electrică pozitivă și negativă. Totuși, teoria interacțiunii electroslabe prezice bosoni 3 W - cu sarcină electrică pozitivă, cu negativă și zero, dar este imposibil să se observe direct un boson neutru, deoarece, amestecându-se cu un boson B , formează un foton și un bosonul Z.

Masa bosonului W este de aproape 85 de ori mai mare decât masa protonului și este aproximativ egală cu 80,4 GeV / c 2 . Masa bosonului este foarte importantă pentru înțelegerea forței slabe, deoarece o masă mare limitează raza de influență.

Datorită prezenței unei sarcini electrice pe un boson, acesta poate schimba aromele și generațiile de quarci , precum și transforma leptonii în antineutrini corespunzători și invers. Această proprietate face posibilă dezintegrarea beta a neutronului , dezintegrarea muonului și tau , precum și dezintegrarea quarcilor grei.

La nivel de quarc:

Predicție

După succesul QED în prezicerea electromagnetismului, au început încercările de a construi o teorie similară pentru interacțiunea slabă. A fost posibil să se obțină o teorie a interacțiunii electroslabe, care a explicat atât interacțiunile slabe, cât și cele electromagnetice. Teoria a fost creată de Steven Weinberg , Sheldon Glashow și Abdus Salam , pentru care cei trei au primit împreună Premiul Nobel pentru Fizică în 1979. Teoria a prezis nu numai bosonii W care au guvernat dezintegrarea beta, ci și bosonul Z nedescoperit atunci .

Singura problemă a teoriei a fost masele bosonilor - comportamentul lor a fost complet descris de grup , dar în el particulele trebuie să fie fără masă. Aceasta însemna că trebuie să existe un mecanism care rupe simetria și dă masă. Acest mecanism este cunoscut sub numele de mecanismul Higgs , iar particula care îl reglează se numește bosonul Higgs .

Descoperire

În 1973, s-au făcut observații despre interacțiunile dintre un electron și un neutrin, prezise de teoria interacțiunii electroslabe. Într-o cameră cu bule uriașă „ Gargamel ”, iradiată de un fascicul de neutrini de la accelerator, au fost observate urme de electroni, care au început brusc să se miște. Acest fenomen a fost interpretat ca interacțiunea dintre un neutrin și un electron prin schimbul unui boson Z invizibil. Neutrinii sunt, de asemenea, foarte greu de detectat, astfel încât singurul efect observabil este impulsul câștigat de electron după interacțiune.

A fost posibil să se observe bosonii direct doar odată cu apariția acceleratoarelor puternice. Primul dintre acestea a fost Super Proton Synchrotron (SPS) cu detectoare UA1 și UA2 , care a dovedit existența bosonului W ca urmare a unei serii de experimente conduse de Carlo Rubbia și Simon van der Meer . Particulele s-au născut în ciocnirile de fascicule de protoni și antiprotoni care se ciocnesc. Rubbia și Van der Meer au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1984 la doar un an și jumătate după descoperirea lor, o mișcare neobișnuită a Fundației Nobel, de obicei conservatoare.

Decadere

Bosonul W are 2 canale principale de dezintegrare [2] :

Masa

În 2022, o colaborare a fizicienilor de la Fermilab , după zece ani de cercetare, a primit noi date despre masa bosonului W, care diferă semnificativ de modelul standard. Conform calculelor lor, masa bosonului W este de 80.433,5 ± 9,4 MeV, în timp ce modelul standard prezice o masă de numai 80.357 ± 6 MeV. Aceste valori diferă unele de altele cu șapte abateri standard. Confirmarea acestor date poate indica existența unei noi particule sau a unei fizice dincolo de Modelul Standard [3] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Uimitoarea lume din interiorul nucleului atomic. Întrebări după prelegere Arhivat 15 iulie 2015. , FIAN, 11 septembrie 2007
  2. ↑ 1 2 J. Beringer și colab . (Grupul de date despre particule), Phys. Rev. D86, 010001 (2012). Bosoni Gauge, W - boson. Disponibil la pdglive.lbl.gov  (link nu este disponibil  )
  3. ↑ Date noi despre masa bosonului W pun la îndoială modelul standard

Link -uri