W-bosoni

W ±, 0 -bosoni  ( W ±, 0 )
Yhdiste perushiukkanen
Perhe bosoni
Ryhmä mittaa bosonia
Osallistuu vuorovaikutukseen gravitaatio [1] ,
heikko ,
sähkömagneettinen
Antihiukkanen W + varten W -
W 0 itselleen
Tyyppien lukumäärä 3
Paino 80,385±0,015  GeV / c 2 [2]
Elinikä ~3⋅10 −25 s
Teoreettisesti perusteltu Glashow , Weinberg , Salam ( 1968 )
Löytyi yhteiset kokeet UA1 ja UA2 , 1983
kvanttiluvut
Sähkövaraus W ± : ±1  e
W 0 : 0
värimaksu 0
baryonin numero 0
Pyöritä 1 h
Pyörimistilojen lukumäärä 3
Heikko ylilataus 0

W-bosoni  on heikon vuorovaikutuksen perushiukkaskantaja. Nimi tulee englanninkielisen sanan W eak (heikko) ensimmäisestä kirjaimesta. Sen löytöä CERNissä vuonna 1983 pidetään yhtenä Standard-mallin tärkeimmistä onnistumisista .

Perusominaisuudet

Voimme havaita 2 päätyyppiä W-bosoneja - positiivisella ja negatiivisella sähkövarauksella. Sähköheikon vuorovaikutuksen teoria ennustaa kuitenkin 3 W bosoneja - positiivisella sähkövarauksella, negatiivisella ja nollalla, mutta neutraalia bosonia on mahdotonta tarkkailla suoraan, koska se sekoittuessaan B-bosonin kanssa muodostaa fotonin ja Z bosoni .

W-bosonin massa on lähes 85 kertaa suurempi kuin protonin massa ja on suunnilleen yhtä suuri kuin 80,4 GeV / c 2 . Bosonin massa on erittäin tärkeä heikon voiman ymmärtämiseksi, koska suuri massa rajoittaa vaikutussädettä.

Bosonissa olevan sähkövarauksen vuoksi se voi muuttaa kvarkkien makuja ja sukupolvia sekä muuttaa leptonit vastaaviksi antineutriinoiksi ja päinvastoin. Juuri tämä ominaisuus mahdollistaa neutronin beetahajoamisen , myonin ja taun hajoamisen sekä raskaiden kvarkkien hajoamisen.

Kvarkkitasolla:

Ennustus

QED : n menestyksen jälkeen sähkömagnetismin ennustamisessa alettiin rakentaa samanlaista teoriaa heikolle vuorovaikutukselle. On mahdollista saada teoria sähköheikosta vuorovaikutuksesta, joka selitti sekä heikon että sähkömagneettisen vuorovaikutuksen. Teorian loivat Steven Weinberg , Sheldon Glashow ja Abdus Salam , josta he kolme saivat yhdessä vuoden 1979 fysiikan Nobel-palkinnon. Teoria ennusti beetahajoamista säätelevien W-bosonien lisäksi myös tuolloin löytämättömän Z-bosonin .

Ainoa teorian ongelma oli bosonien massat - ryhmä kuvasi täysin niiden käyttäytymisen , mutta siinä hiukkasten on oltava massattomia. Tämä tarkoitti, että täytyy olla jokin mekanismi, joka rikkoo symmetrian ja antaa massan. Tämä mekanismi tunnetaan Higgsin mekanismina , ja sitä säätelevää hiukkasta kutsutaan Higgsin bosoniksi .

Discovery

Vuonna 1973 tehtiin havaintoja elektronin ja neutriinon välisistä vuorovaikutuksista, joita sähköheikon vuorovaikutuksen teoria ennusti. Valtavassa " Gargamel " -kuplakammiossa, jota säteilytti kiihdytin neutriinosäde, havaittiin elektronien jälkiä, jotka yhtäkkiä alkoivat liikkua. Tämä ilmiö tulkittiin neutrinon ja elektronin vuorovaikutukseksi näkymättömän Z-bosonin vaihdon kautta. Neutriinoja on myös erittäin vaikea havaita, joten ainoa havaittavissa oleva vaikutus on elektronin vuorovaikutuksen jälkeen saama vauhti.

Bosoneja oli mahdollista tarkkailla suoraan vain voimakkaiden kiihdyttimien myötä. Ensimmäinen näistä oli UA1- ja UA2- ilmaisimilla varustettu Super Proton Synchrotron (SPS) , joka osoitti W-bosonin olemassaolon Carlo Rubbian ja Simon van der Meerin johtamien kokeiden seurauksena . Hiukkaset syntyivät protonien ja antiprotonien törmäyssäteiden törmäyksissä. Rubbia ja Van der Meer saivat vuoden 1984 fysiikan Nobelin palkinnon vain puolitoista vuotta löytönsä jälkeen, mikä on tavallisesti konservatiivisen Nobel-säätiön epätavallinen liike.

Decay

W-bosonissa on 2 päähajoamiskanavaa [2] :

Mass

Vuonna 2022 Fermilabin fyysikot saivat kymmenen vuoden tutkimuksen jälkeen uutta tietoa W-bosonin massasta, joka poikkesi merkittävästi standardimallista. Heidän laskelmiensa mukaan W-bosonin massa on 80 433,5 ± 9,4 MeV, kun standardimalli ennustaa massaksi vain 80 357 ± 6 MeV. Nämä arvot eroavat toisistaan ​​seitsemän standardipoikkeaman verran. Näiden tietojen vahvistus voi viitata uuden hiukkasen tai fysiikan olemassaoloon standardimallin ulkopuolella [3] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Hämmästyttävä maailma atomiytimen sisällä. Luennon jälkeiset kysymykset Arkistoitu 15. heinäkuuta 2015. , FIAN, 11. syyskuuta 2007
  2. ↑ 1 2 J. Beringer et ai . (Particle Data Group), Phys. Rev. D86, 010001 (2012). Mittaribosonit, W - bosonit. Saatavilla osoitteessa pdglive.lbl.gov  (linkkiä ei ole saatavilla  )
  3. ↑ Uudet tiedot W-bosonin massasta asettivat kyseenalaiseksi vakiomallin

Linkit