International Physics Masterclasses

Introduksjon av Z bosonet

Det nøytrale Z-bosonet, og de elektrisk ladde W+ og W- bosonene er alle bærere av den svake kjernekraften, slik som f.eks. fotonet er bærer av den elektromagnetiske kraften. W-bosonene er ansvarlig for radioaktivitet ved å transformere et proton til et nøytron, og vice-versa. Du kan lære hvordan radioaktivitet fungerer på elementærpartikken-nivå ved å følge denne lenken.

Rollen til Z-bosonet er litt vanskeligere å forstå, men absolutt ikke mindre viktig!

Så hva er Z-bosonet godt for? Vel, vi vet at nøytrinoer reagerer innbyrdes, og uten Z-bosonet ville ikke dette vært mulig! (Kjenner du ikke til nøytrinoer? Følg denne lenken og lær om partiklene i Standard Modellen). Siden nøytrinoer ikke har ladning kan de ikke reagere med et foton, som ville vært den eneste andre muligheten. Faktisk er Z-bosonet nært beslektet med fotonet. Du vet at elektromagnetiske reaksjoner skjer gjennom fotoner. På grunn av at fotonet er masseløst kan det bevege seg uendelige distanser og to elektriske ladninger kan kjenne hverandres nærvær over selv store avstander.

Z-bosonet , i motsetning, er svært tungt og har svært kort levetid, og vil derfor bare kunne bevege seg over svært små avstander. Dette er årsaken til at vi, i motsetning til lys (laget av fotoner), ikke ser "lys" av Z-bosoner. Selv om vi i det daglige livet ikke legger mye merke til Z-bosonet, var Z-bosonet en "hverdagslig" partikkel under de ekstreme forholdene i det tidlige universet og i supernove eksplosjoner.

Crab nebula

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

Krabbetåken, restene etter en stjerne som eksploderte i 1054. Under slike ekstreme forhold som en supernova eksplosjon produseres Z-bosoner som en helt "hverdagslig" partikkel.

Z-bosonet kan produseres ved høye energier og du har muligheten til å overbevise deg selv ved å følge dette Z-sporet! Du vil erfare at Z-bosonet henfaller til par av ladde leptoner (elektron-positron og myon-antimyon). Z kan også henfalle til et kvark par, og som du akkurat har lært, et par nøytrinoer (nøytrino-antinøytrino). Du kan lære mer om nøytrino-antinøytrino henfall av Z-bosonet og viktigheten av det her.

Har du hørt om foreningen av den elektromagnetiske og den svake kraften? Vel, ved høy nok energi, er fotonet og Z nært forbundet. Hvis ikke Z-bosonet hadde hatt massen du vil bli bedt om å måle, ville fotonet sannsynligvis ikke vært masseløst og fritt til å bevege seg hvor det ville... og lys ville ikke eksistert!