International Physics Masterclasses

Το μποζόνιο Ζ

Το ουδέτερο μποζόνιο Ζ και τα φορτισμένα μποζόνια W+ και W- είναι οι φορείς της ασθενούς δύναμης, όπως το φωτόνιο είναι ο φορέας της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης. Τα W είναι υπεύθυνα για την ραδιενέργεια, μετατρέποντας ένα πρωτόνιο σε νετρόνιο και αντίστροφα. Μπορείς να μάθεις τα βασικά για την ραδιενέργεια ακολουθώντας αυτό τον σύνδεσμο.

Ο ρόλος του Ζ είναι λιγότερο σαφής, αλλά καθόλου λιγότερο σημαντικός!

Δηλαδή, ποιος είναι ο ρόλος του Ζ; Γνωρίζουμε ότι τα νετρίνα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, οπότε χωρίς το Ζ αυτό δεν θα ήταν δυνατό (δεν ξέρεις για τα νετρίνα; Ακολούθησε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθεις τα σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου). Μιας και τα νετρίνα δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο δεν μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους μέσω φωτονίου που θα ήταν και η μόνη δυνατότητα. Στην πραγματικότητα, το Ζ συγγενεύει πολύ με το φωτόνιο. Θα γνωρίζεις ότι οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις οφείλονται στα φωτόνια. Λόγω της μηδενικής τους μάζας, τα φωτόνια μπορούν να ταξιδεύουν σε άπειρη απόσταση και επομένως δύο φορτία αλληλεπιδρούν ακόμα και αν η μεταξύ τους απόσταση είναι τεράστια.

Το μποζόνιο Ζ από την άλλη μεριά, είναι πολύ βαρύ και έχει μικρό χρόνο ζωής, άρα μπορεί να ταξιδέψει μία πολύ μικρή απόσταση. Αυτός είναι και ο λόγος που, αντίθετα με το κοινό φως (που αποτελείται από φωτόνια), δε βλέπεις "φως" από μποζόνια Ζ. Παρόλο που δεν αντιλαμβανόμαστε την παρουσία του μποζονίου Ζ στην καθημερινή μας ζωή, στις ακραίες καταστάσεις κατά τη δημιουργία του Σύμπαντος και κατά τις εκρήξεις Υπερκαινοφανών Αστέρων (Supernovae), το μποζόνιο Ζ είναι ένα "καθημερινό" σωματίδιο.

Crab nebula

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

Το Νεφέλωμα του Καρκίνου, τα απομεινάρια ενός αστεριού που εξερράγη το 1054. Σε ακραίες καταστάσεις, όπως η έκρηξη ενός supernova, η παραγωγή των μποζονίων Ζ είναι ένα "καθημερινό" γεγονός.

Το μποζόνιο Ζ μπορεί να παραχθεί σε υψηλές ενέργειες, και θα έχεις την ευκαιρία να πειστείς ακολουθώντας τις Ζ-Διαδρομές! Θα ζήσεις την εμπειρία της διάσπασης ενός μποζονίου Ζ σε ένα ζευγάρι φορτισμένων λεπτονίων (ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιο ή μιόνιο-αντιμιόνιο). Το μποζόνιο Ζ μπορεί επίσης να διασπαστεί σε ένα ζευγάρι από κουάρκ, και όπως έχεις ήδη μάθει, σε ένα ζευγάρι νετρίνων (νετρίνο-αντινετρίνο). Μπορείς να μάθεις περισσότερα για τη διάσπαση του μποζονίου Ζ σε νετρίνο και αντινετρίνο και τη σημασία της ΕΔΩ.

Έχεις ακούσει για την ενοποίηση της ηλεκτρομαγνητικής και της ασθενούς δύναμης; Σε αρκετά υψηλές ενέργειες, το φωτόνιο και το μποζόνιο Ζ είναι πολύ στενά συνδεδεμένα. Αν το μποζόνιο Ζ δεν είχε τη μάζα που θα σου ζητηθεί να μετρήσεις, το φωτόνιο κατά πάσα πιθανότητα δε θα ήταν άμαζο και δε θα ταξίδευε μέχρι εκεί που θα ήθελε... και ουκ εγένετο φως!