Browserudgave

W og Z bosoner

W og Z bosonerne er elementarpartikler. W har en elektrisk ladning på ±1 og Z er elektrisk neutral. Massen af W er ca. 86 gange protonens masse og massen af Z er 97 gange protonens masse. De to typer W partikler med modsatte ladninger er hinandens antiipartikler.

Partiklerne bærer den svage vekselvirkning på samme måde som fotoner bærer elektromagnetismen, men har til forskel fra fotoner, en hvilemasse der gør at vekselvirkningen bliver meget kortrækkende. Den har derfor kun en ringe størrelse under de betingelser der råder i atomkerner under sædvanlige jordiske betingelser og bliver derfor opfattet som svag. De svage vekselvirkninger manifesterer sig først og fremmest ved visse radiaoaktive henfald, der ellers ikke ville forekomme. Disse involverer elektroner eller positroner, og (anti)neutrinoer, f.eks.:

n -> p + e- + nu_e_bar

En neutron omdannes til en proton, en elektron og en anti-neutrino. Denne reaktion betegnes også beta-henfald. Både frie neutroner og neutroner der er bundet til andre neutroner og protoner i en atomkerne kan henfalde således. Den modsatte reaktion kan også finde sted:

p + e- -> n + nu_e

En proton og en elektron danner en neutron samt en neutrino. Denne reaktion betegnes også elektronindfangning. Eftersom protoner ikke er fundamentale partikler - de består af quarks - så er det disse quarks der reagerer. Det første eksempel kan på denne måde skrives som:

d -> W- + u,

hvor W- bosonen henfalder til en elektron og en elektronneutrino.

W og Z bosonerne og en del af deres egenskaber blev forudsagt før de endeligt blev observeret første gang i 1983 under en serie acceleratoreksperimenter på det europæiske forsøgscenter CERN (med ordet europæisk menes europæisk og ikke EU).

Grunden til at W og Z bosonerne har en masse er stadig ikke afklaret. De er begge indeholdt i SU(2) gauge-teorien, men denne forudsiger i sin simpleste version at de på samme måde som Fotonen er masseløs, fordi fotonen og elektromagnetismen er beskrevet ved U(1) gaugeteorien. Den mest populære forklaring på dette problem kaldes Higgs mekanismen og kræver en ekstra partikel - Higgs bosonen - der ikke bare er ansvarlig for massen af W og Z, men for alle elementarpartikler. En ekstra bonus ved at indføre Higgs partiklen er, at de svage vekselvirkninger og elektromagnetismen viser sig at være to forskellige aspekter af samme, mere grundlæggende, vekselvirkning.

Kombinationen af SU(2) gauge-teorien der beskriver bosonerne, den elektromagnetiske vekselvirkning og Higgs mekanismen betegnes Glashow-Weinberg-Salam modellen. Modellen er bredt accepteret i dag og er gjort til en vigtig del af partikelfysikkens standardmodel. Det eneste element der endnu mangler at blive verificeret i denne model er eksistensen af Higgs bosonen. Der er dog samlet så mange data på Standardmodellen, at massen kan siges med god sikkerhed at befinde sin inden for et mindre interval indenfor rækkevidde af en ny generation af acceleratorer. Eksistensen af Higgs bosonen vil derfor kunne be- eller afkræftes inden for de næste år.

A.J. / K.Han.

Beslægtede opslag

Sidst ajourført: 1/5 2003

Læst af: 19.905