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Quelques mots sur le boson Z...

Le boson neutre Z, et les bosons électriquement chargés W+ et W- sont tous des médiateurs de l'interaction faible, comme le photon est par exemple le médiateur de l’interaction électromagnétique. Les bosons W sont responsables de la radioactivité en permettant la transformation d’un proton en un neutron, et vice-versa. Vous pouvez en apprendre davantage sur la radioactivité au niveau des particules élémentaires en suivant ce lien.

Le rôle du boson Z est peut-être plus insaisissable, mais pour autant pas moins important !

A quoi sert donc le boson Z ? Et bien, nous savons que les neutrinos interagissent entre eux, et sans ce boson, un tel processus serait impossible ! (Si vous ne connaissez pas les neutrinos, suivez ce lien pour en apprendre plus sur les particules du modèle standard). Comme les neutrinos sont électriquement neutres, ils ne peuvent interagir via un photon, ce qui serait la seule autre option possible. En fait, le boson Z est étroitement lié au photon. Vous savez peut être que l’interaction électromagnétique est véhiculée par des photons. Comme le photon n’a pas de masse, il peut voyager sur des distances infinies, et 2 charges électriques peuvent s’influencer l’une l’autre même sur de très grandes distances.

Au contraire, le boson Z est très lourd et a une durée de vie très courte. Par conséquent il voyage sur des distances infimes. C’est pourquoi, contrairement à la lumière usuelle, faite de photons, vous ne pouvez voir la « lumière » des bosons Z. Bien que nous ne prêtions pas attention au boson Z dans notre vie de tous les jours, c'est une particule "ordinaire" lorsque l'on s'intéresse aux conditions extrêmes de l’Univers primordial ou aux explosions de supernovae.

Crab nebula

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

La nébuleuse du Crabe est formée des restes d'une étoile ayant explosé en 1054. Dans les conditions extrêmes provoquées par ce type d'explosion, les bosons Z sont "couramment" produits.

Les bosons Z peuvent être produits à de hautes énergies et vous aurez la possibilité de vous en convaincre en suivant ce parcours du Z ! Vous allez voir les désintégrations du boson Z en une paire de leptons chargés (électrons–positon et muon–antimuon). Le Z peut également se désintégrer en deux quarks, et en deux neutrinos (neutrino-antineutrino). Vous pouvez en apprendre davantage sur la désintégration du Z en neutrino-antineutrino et sur son importance ici.

Avez-vous entendu parler de l’unification des forces électromagnétique et faible ? En fait, à des énergies suffisamment élevées, le photon et le Z sont étroitement liés. Si le boson Z avait une masse différente de celle que les physiciens ont mesuré (et que vous allez déterminer à votre tour dans la suite), le photon ne serait probablement pas sans masse. Il ne serait donc pas libre de voyager comme il le fait.. et il n’y aurait pas de lumière !