International Physics Masterclasses

Predstavenie Z bozónu

Elektricky neutrálny Z bozón a elektricky nabité W+ a W- bozóny sú častice sprostredkujúce slabú interakciu, podobne ako napríklad fotón je sprostredkujúcu časticou pre elektromagnetickú interakciu. W bozóny sú zodpovedné za rádioaktivitu, pretože vďaka nim sa protón premieňa na neutrón, a naopak. Ako funguje rádioaktivita na úrovni elementárnych častíc sa môžete dozvedieť TU.

Úloha Z bozónu je tak trochu tajomná, ale určite nie menej dôležitá!

Tak teda, k čomu je dobrý Z bozón? Vieme, že neutrína interagujú aj medzi sebou navzájom, ale bez Z bozónu by to bolo nemožné! (Nepoznáte neutrína? TU sa naučíte o časticiach zo Štandardného modelu). Keďže neutrína nemajú elektrický náboj, tak nemôžu vzájomne interagovať prostredníctvom fotónov, čo by bola iba ďalšia možnosť. V skutočnosti je Z bozón úzko spojený s fotónom. Zrejme viete, že elektromagnetické interakcie prebiehajú prostredníctvom fotónov. Keďže fotón má nulovú hmotnosť, môže prekonať nekonečné vzdialenosti, a teda dva elektrické náboje sa navzájom “cítia” aj pri veľmi veľkých vzdialenostiach.

Z bozón, na druhej strane, je veľmi ťažký a má veľmi krátku dobu života, a preto dokáže prekonať iba nepatrnú vzdialenosť. To je dôvod, prečo na rozdiel od bežného svetla (tvoreného fotónmi), nikdy neuvidíte “svetlo” zo Z bozónov. Hoci sa Z bozón v našom každodennom živote príliš neprejavuje, v extrémnych podmienkach raného vesmíru a pri výbuchoch supernov, Z bozón je “bežná” častica.

Crab nebula

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

Krabia hmlovina, pozostatok hviezdy, ktorá vybuchla v roku 1054. V takých extrémnych podmienkach ako pri výbuchu supernovy sú produkované "každodenné" častice Z bozóny.

Z bozón možno vytvoriť aj vo vysokoenergetických zrážkach a vy máte možnosť presvedčiť sa o tom pri putovaní po tejto alternatíve Z! Budete skúmať rozpady Z bozónu na páry nabitých leptónov (elektrón-antielektrón a mión-antimión). Z bozón sa tiež rozpadá na páry kvarkov, a ako ste sa práve dozvedeli, aj na páry neutrín (presnejšie neutríno-antineutríno). Viac o rozpade Z bozónu na páry neutríno-antineutríno a jeho význame nájdete TU.

Počuli ste o zjednotení elektromagnetickej a slabej sily? Pri dostatočne vysokých energiách sú fotón a Z bozón veľmi úzko spojené. Ak by Z bozón nemal hmotnosť, ktorú máte za úlohu zmerať, tak fotón by pravdepodobne nebol bez hmotnosti a nemohol by voľne cestovať, kde sa mu zachce … a nebolo by ani žiadne svetlo!