Bosonii W și Z | grup de particule elementare

Denumire

Bosonii W sunt numiți după forța slabă de care sunt responsabili. Forța slabă este ceea ce fizicienii cred că este responsabilă pentru descompunerea unor elemente radioactive, sub forma dezintegrării beta. La sfârșitul anilor '70, oamenii de știință au reușit să combine primele versiuni ale forței slabe cu electromagnetismul și au numit-o forța electro-dacilor.

 

Crearea bosonilor W și Z

Se știe că bosonii W și Z sunt creați numai prin dezintegrare beta, care este o formă de dezintegrare radioactivă.

Decadența beta

Dezintegrarea beta are loc atunci când există mulți neutroni într-un atom. O diagramă simplificată arată că neutronul corespunde unui proton și unui electron. Atunci când există prea mulți neutroni în nucleul unui atom, un neutron se va diviza și va forma un proton și un electron. Protonul rămâne acolo unde se află, iar electronul va fi lansat în afara atomului. Radiația beta rezultată este dăunătoare pentru oameni.

Se crede că forța slabă este capabilă să schimbe aroma unui quarc. De exemplu, atunci când transformă un quarc down dintr-un neutron într-un quarc up, sarcina neutronului devine +1, deoarece acesta ar avea același aranjament de quarcuri ca și protonul. Neutronul cu trei quarcuri cu o sarcină de +1 nu mai este un neutron, deoarece îndeplinește toate cerințele pentru a fi un proton. Prin urmare, dezintegrarea beta va face ca un neutron să devină un proton (împreună cu alți produși finali).

Dezintegrarea bosonului W

Atunci când un quarc își schimbă aroma, așa cum se întâmplă în cazul dezintegrării beta, el eliberează un boson W. În medie, bosonii W durează doar 3 x 10^-25 secunde înainte de a se dezintegra în alte particule, motiv pentru care nu au fost descoperiți până acum mai puțin de jumătate de secol. În mod surprinzător, bosonii W au o masă de aproximativ 80 de ori mai mare decât cea a unui proton. Rețineți că neutronul din care provine are aproape aceeași greutate ca și protonul. În lumea cuantică, nu este neobișnuit ca o particulă mai masivă să provină dintr-o particulă mai puțin masivă; masa suplimentară provine din energia stocată prin intermediul celebrei formule a lui Einstein, E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}. . După ce au trecut 3x10^-25 secunde, un boson W se dezintegrează într-un electron și un neutrino. Deoarece neutrinii interacționează rar cu materia, îi putem ignora de acum înainte. Electronul este propulsat în afara atomului cu o viteză mare. Protonul care a fost produs de dezintegrarea beta rămâne în nucleul atomului și crește numărul atomic cu unu.

Dezintegrarea bosonului Z

Bosonii Z sunt, de asemenea, prevăzuți în modelul standard al fizicii, care a prezis cu succes existența bosonilor W. Bosonii Z se dezintegrează într-un fermion și în antiparticula sa, care sunt particule precum electronii și quarcii care au spin în unități de jumătate din constanta redusă a planetelor.

 
Aceasta este o diagramă a dezintegrării beta. "udd" și "n" se referă la un neutron, alcătuit dintr-un quarc up și doi quarci down. "udu" și "p" se referă la un proton, format din doi quarci up și un quarc down. W– se referă la un boson W– , care se dezintegrează într-un e– (electron) și un ve cu o linie deasupra (un antineutrino de electron). "t" se referă la timp.