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Más acerca del bosón Z

Las partículas de canje/portadoras que median las interacciones débiles son las cargadas W+, W- y la Z0. Vamos a observar un poco más estrechamente cómo puede decaer la partícula Z una vez que es producida.

Desintegración del bosón Z

Como Z es neutro, la suma de las cargas de sus productos de desintegración tiene que ser 0. Ello es debido a que la carga es conservada en la Naturaleza.

Por lo tanto el Z debe decaer en un par partícula, antipartícula. El 100% de la probabilidad de desintegración del Z es dividido en grupos de partículas de acuerdo a leyes de conservación adicionales.

  1. En el 10% de las desintegraciones del Z, se producen pares cargados leptón-antileptón. Los tres tipos posibles de leptones cargados son electrón-positrón, muon-antimuon y tau-antitau. Cada par es aproximadamente igual de probable.

    • Esto implica 3 posibilidades de desintegración
  2. El bosón Z decae, en el 20% de los casos, en un neutrino-antineutrino. Nuestro detector no es capaz de detectar los neutrinos ya que apenas interactúan con nada ( no tiene carga eléctrica). Los neutrinos son invisibles para nosotros y la única forma de "observarles" es midiendo si hay energía o momento transverso faltante tras la colisión (ya que sabemos que tanto la energía como el momento transverso deberían conservarse en la colisión)

    • Las desintegraciones en neutrinos dan otras 3 posibilidades
  3. En el 70% de las desintegraciones del Z, se produce un par quark-antiquark. Estos aparecen como chorros de partículas llamados "jets" en el detector
  4. Los quarks tienen una propiedad que llamamos “color” y cada quark puede tener 3 colores

    • Sumando los 6 tipos de quarks ( up, down, charm, strange, top bottom), cada uno con 3 colores, resultan 18 posibilidades de desintegración.

Esto lleva a un total de 24 posibilidades de desintegración, pero solo 21 son visibles. “Afortunadamente” nos concentraremos solamente en dos de los modos de desintegración más fácilmente detectables, la desintegración electrón-positrón o la muón-antimuón.

Los físicos utilizan diagramas de Feynmann para visualizar la producción y desintegración de partículas. Sigue este enlace para aprender acerca de diagramas de Feynmann. Echa un vistazo a los diagramas de Feynmann de las desintegraciones del Z en electrón-positrón y muón-antimuón.

Medida del bosón Z

El bosón Z ha sido medido con precisión extrema en el acelerador de partículas previo del CERN, el LEP (Gran Colisionador electrón-positrón). ¡De hecho al LEP se le apodaba como la factoría de Z!. El bosón Z es una parte necesaria del rompecabezas, que conforma nuestra teoría de las partículas elementales y sus interacciones. Los bosones W y Z median todos los fenómenos gobernados por la interacción débil. Para reproducir la realidad, la teoría subyacente a las interacciones débiles impone la existencia de los bosones Z (y los W´s) Uno de los grandes logros de los experimentos del LEP fué la medida precisa de todas las desintegraciones observables del Z ( a leptones cargados y hadrones, que se usaron para extraer información acerca de la desintegración en neutrino-antineutrino). Esta información ha probado que, a las energías corrientes, hay exactamente 3 tipos de neutrinos y, consecuentemente, 3 familias de leptones y quarks

Esto está de acuerdo con las observaciones actuales y es, por lo tanto, un resultado altamente satisfactorio, colocando al bosón Z en la teoría y en la Naturaleza, exactamente donde se requiere que esté para que nuestro mundo se comporte como lo hace.

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