Bosón W

W ±, 0 -bosón  ( W ±, 0 )
Compuesto partícula fundamental
Una familia bosón
Grupo bosón calibre
Participa en interacciones gravitacional [1] ,
débil ,
electromagnético
Antipartícula W + para W -
W 0 a sí mismo
Número de tipos 3
Peso 80,385±0,015  GeV / c2 [ 2 ]
Toda la vida ~3⋅10 −25 s
Teóricamente justificado Glashow , Weinberg , Salam ( 1968 )
Descubierto experimentos conjuntos UA1 y UA2 , 1983
números cuánticos
Carga eléctrica W ± : ±1  y
W 0 : 0
carga de color 0
número bariónico 0
Girar 1 hora
Número de estados de giro 3
Hipercarga débil 0

El bosón W  es la partícula portadora fundamental de la interacción débil. El nombre proviene de la primera letra de la palabra inglesa W eak (débil). Su descubrimiento en 1983 en el CERN se considera uno de los éxitos más importantes del Modelo Estándar.

Propiedades básicas

Podemos observar 2 tipos principales de bosones W: con carga eléctrica positiva y negativa. Sin embargo, la teoría de la interacción electrodébil predice bosones de 3 W - con carga eléctrica positiva, con negativa y cero, pero es imposible observar un bosón neutro directamente, porque, mezclándose con un bosón B , forma un fotón y un bosón Z.

La masa del bosón W es casi 85 veces mayor que la masa del protón, y es aproximadamente igual a 80,4 GeV / c 2 . La masa del bosón es muy importante para comprender la fuerza débil, porque una gran masa limita el radio de influencia.

Debido a la presencia de una carga eléctrica sobre un bosón, puede cambiar los sabores y generaciones de los quarks , así como convertir los leptones en los correspondientes antineutrinos y viceversa. Es esta propiedad la que hace posible la desintegración beta del neutrón , la desintegración del muón y tau , así como la desintegración de los quarks pesados.

A nivel de quarks:

Predicción

Después del éxito de QED en la predicción del electromagnetismo, comenzaron los intentos de construir una teoría similar para la interacción débil. Fue posible obtener una teoría de la interacción electrodébil, que explicaba tanto las interacciones débiles como las electromagnéticas. La teoría fue creada por Steven Weinberg , Sheldon Glashow y Abdus Salam , por lo que los tres recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Física de 1979. La teoría predijo no solo los bosones W que gobernaban la desintegración beta, sino también el bosón Z aún no descubierto .

El único problema de la teoría eran las masas de los bosones: su comportamiento fue completamente descrito por el grupo , pero en él las partículas deben ser sin masa. Esto significaba que debe haber algún mecanismo que rompa la simetría y dé masa. Este mecanismo se conoce como mecanismo de Higgs , y la partícula que lo regula se llama bosón de Higgs .

Descubrimiento

En 1973 se hicieron observaciones de interacciones entre un electrón y un neutrino, predichas por la teoría de la interacción electrodébil. En una enorme cámara de burbujas " Gárgamel ", irradiada por un haz de neutrinos del acelerador, se observaron rastros de electrones, que de repente comenzaron a moverse. Este fenómeno fue interpretado como la interacción de un neutrino y un electrón a través del intercambio de un bosón Z invisible. Los neutrinos también son muy difíciles de detectar, por lo que el único efecto observable es el impulso ganado por el electrón después de la interacción.

Fue posible observar bosones directamente solo con el advenimiento de poderosos aceleradores. El primero de ellos fue el Super Proton Synchrotron (SPS) con detectores UA1 y UA2 , que demostró la existencia del bosón W como resultado de una serie de experimentos dirigidos por Carlo Rubbia y Simon van der Meer . Las partículas nacieron en colisiones de haces de protones y antiprotones en colisión. Rubbia y Van der Meer recibieron el Premio Nobel de Física de 1984 solo un año y medio después de su descubrimiento, un movimiento inusual de la normalmente conservadora Fundación Nobel.

Decadencia

El bosón W tiene 2 canales principales de decaimiento [2] :

Misa

En 2022, una colaboración de físicos del Fermilab , tras diez años de investigación, recibió nuevos datos sobre la masa del bosón W, que difería significativamente del modelo estándar. Según sus cálculos, la masa del bosón W es de 80.433,5 ± 9,4 MeV, mientras que el modelo estándar predice una masa de solo 80.357 ± 6 MeV. Estos valores difieren entre sí en siete desviaciones estándar. La confirmación de estos datos puede indicar la existencia de una nueva partícula o física más allá del Modelo Estándar [3] .

Véase también

Notas

  1. ↑ El asombroso mundo dentro del núcleo atómico. Preguntas después de la conferencia Archivado el 15 de julio de 2015. , FIAN, 11 de septiembre de 2007
  2. ↑ 1 2 J. Beringer et al . (Grupo de Datos de Partículas), Phys. Rvdo. D86, 010001 (2012). Bosones de calibre, W - bosón. Disponible en pdglive.lbl.gov  (enlace no disponible  )
  3. ↑ Nuevos datos sobre la masa del bosón W ponen en duda el modelo estándar

Enlaces