International Physics Masterclasses

Introduciendo el bosón Z

El bosón neutro Z, y los bosones cargados electrónicamente W+ y W- son los mediadores de la interacción débil, como lo es, por ejemplo, el fotón para la fuerza electromagnética. Los bosones W son responsables de parte de la radiactividad transformando un protón en un neutrón, y viceversa. Puedes aprender como funciona la radiactividad al nivel de las partículas elementales siguiendo este enlace .

¡El papel del bosón Z es algo más escurridizo, pero, en absoluto, no menos importante!

¿ Entonces, para que sirve el bosón Z? Bien, sabemos que los neutrinos interactúan entre sí, y sin el bosón Z, ¡ésto sería imposible! (¿Qué conocemos de los neutrinos? Sigue este enlace para aprender sobre partículas en el modelo estándar) Como los neutrinos no tienen carga eléctrica no pueden auto-interactuar vía fotones, que sería la única opción alternativa. De hecho, hay una clara relación entre el bosón Z y el fotón. Puede que conozcas que las interacciones electromagnéticas se realizan por intercambio de fotones. Como el fotón no tiene masa, puede atravesar distancias infinitas y dos cargas eléctricas pueden sentirse mutuamente a distancias muy largas

El bosón Z, por otra parte, es muy pesado y tiene una vida muy corta, por lo que solo recorre una distancia muy pequeña Esta es la razón por la que, al contrario que la luz común ( hecha de fotones), no puedas ver una "luz" de bosones Z. Aunque no nos demos cuenta en la vida diaria del bosón Z, en las condiciones extremas del Universo temprano y de las explosiones de supernovas, el bosón Z es una partícula "usual".

Crab nebula

Crédito de imagen: NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)
http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1604.html

La Nebulosa del Cangrejo, remanente de una estrella que explotó en 1054. En las condiciones tan extremas de una explosión supernova, los bosones Z se producen como una partícula "de cada día"

El bosón Z se puede producir a altas energías y ¡tienes la posibilidad de convencerte a tí mismo siguiendo este "Z-path"!. Experimentarás desintegraciones de bosones Z en un par de leptones cargados ( electrón-positrón y muon-antimuon). El Z puede decaer también en un par de quarks, y, como has aprendido, en una par de neutrinos (neutrino-antineutrino). Puedes leer más acerca de la desintegración del bosón Z en neutrino-antineutrino y de su importancia aquí.

¿Has oido hablar de la unificación de las fuerzas electromagnética y débil?. Bien, a altas energías, fotón y Z están muy relacionados. ¡Si el bosón Z no hubiera adquirido la masa que te pediremos que midas, posiblemente el fotón tendría masa y no sería libre para viajar donde quiera... y no habría luz!