International Physics Masterclasses

Z bozonu ile tanışma

Elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısı foton olduğu gibi, zayıf kuvvetin taşıyıcıları da nötr Z bozonu ve elektrik yüklü W+ ve W- bozonlarıdır. W bozonları, protonun nötrona, nötronun protona dönüşmesini sağlayan radyoaktiviteden sorumludur. Bu bağlantıyı takip ederek radyoaktivitenin temel parçacıklar seviyesinde nasıl işlediğini görebilirsiniz.

Z bozonunun rolü, diğer bozonların rollerine göre daha anlaşılmaz olabilir, ancak kesinlikle daha önemsiz değildir!

O zaman, Z bozonu ne için iyidir? Tamam, nötrinoların birbirleriyle etkileştiklerini biliyoruz ve Z bozonu olmasaydı bu imkansız olurdu. (Nötrinolar hakkında bir şey bilmiyor musunuz? Standart Model parçacıkları hakkında daha fazla bilgi öğrenmek istiyorsanız bu bağlantıyı takip edebilirsiniz). Nötrinolar elektrik yüküne sahip olmadıklarından dolayı, geriye kalan tek etkileşim yolu olan fotonlar vasıtasıyla etkileşemezler. Esasında, Z bozonu fotonla yakından ilişkilidir. Elektromanyetik kuvvetin fotonlar yoluyla etkileştiğini biliyor olabilirsiniz. Fotonlar kütlesiz olduğu için çok uzun mesafe yol alabilirler ve iki elektrik yük, birbirinden uzak olsa bile fotonlar sayesinde etkileşebilirler.

Öte yandan, Z bozonu çok kütlelidir ve ortalama ömrü çok kısadır. Ancak çok kısa bir mesafe katedebilir. Bu nedenle, fotonlardan oluşan normal ışık gibi Z bozonlarından oluşan bir "ışık" görmüyoruz. Z bozonunun günlük hayatta pek farkına varmasak da süpernova patlamalarında ve erken evrenin olağandışı koşullarında, kendisi oldukça "olağan" bir parçacık...

Crab nebula

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

Yengeç Nebulası, 1054'de patlayan bir yıldızın kalıntıları. Süpernova patlaması gibi olağanüstü ortamlarda Z bozonları "olağan" parçacıklardan biri.

Z bozonu yüksek enerjilerde üretilir ve "Z-yolunda" sizi bu konuda ikna edeceğiz! Burada Z bozonunun bir yüklü lepton çiftine (elektron ve karşıt elektron çifti veya müon ve karşıt müon çifti) bozunmasını deneyimleyeceksiniz. Z bozonu ayrıca, kuarklara veya nötrino ve karşıt nötrino çiftine de bozunabilir. Buradan Z bozonunun nötrino ve karşıt nötrinoya bozunması ve bozunmanın önemiyle ilgili daha fazla bilgiye ulaşabilirsiniz.

Elektromanyetik ve zayıf etkileşimin birleşmesini daha önceden duymuş muydunuz? Yüksek enerjilerde, foton ve Z bozonu yakın bir ilişkiye sahiptir. Eğer "Z-yolunda" kütlesini ölçmeniz istenen Z bozonunun kütlesi olmasaydı, foton büyük bir ihtimalle kütlesiz ve serbest durumda olamazdı... Ve ışık olamazdı!