Introduzione al bosone Z
Il bosone Z neutro ed i bosoni elettricamente carichi W+ e W- sono tutti mediatori della forza debole, così come il fotone è il mediatore della forza elettromagnetica. I bosoni W sono responsabili della radioattività, permettendo la trasformazione di un protone in neutrone e viceversa. Puoi imparare come funziona la radioattività da un punto di vista della fisica delle particelle seguendo questo link.
Il ruolo del bosone Z è in qualche modo più elusivo, ma assolutamente non meno importante!
Allora a che serve il bosone Z? Beh, sappiamo che i neutrini interagiscono fra loro, e senza il bosone Z sarebbe impossibile!(Non sai nulla dei neutrini? Segui questo link per scoprire le particelle del Modello Standard). Infatti, non avendo carica elettrica, i neutrini non potrebbero interagire fra loro per mezzo di un fotone, che sarebbe l'unica altra opzione. In effetti il bosone Z è molto collegato al fotone. Come forse saprai, le interazioni elettromagnetiche avvengono attraverso lo scambio di fotoni e, poiché il fotone non ha massa, può viaggiare per distanze infinite. Per questo due cariche elettriche "sentono" la presenza l'una dell'altra anche a grandi distanze.
Il bosone Z è invece molto pesante ed ha una brevissima vita media, quindi viaggia solo per piccolissime distanze. Questa è la ragione per cui, contrariamente alla comune luce (fatta di fotoni) non vediamo una "luce" di bosoni Z. Ma anche se non notiamo affatto il bosone Z nella nostra vita quotidiana, esso è invece una particella molto comune in condizioni estreme, come le esplosioni di supernovae o gli inizi del nostro universo.
Image Credit: NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)
http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1604.html
La nebulosa del Granchio è ciò che resta di una stella esplosa nel 1054. Nelle condizioni estreme dell'esplosione di una supernova i bosoni Z sono prodotti con la stessa facilità delle particelle che osserviamo nella nostra vita quotidiana.
Il bosone Z può essere prodotto ad alte energie e potrai convincertene seguendo questo esercizio Z! Vedrai che un bosone Z decade in una coppia di leptoni carichi (elettrone-positrone e muone-antimuone). Lo Z può anche decadere in una coppia di quark e, come hai appena visto, una coppia di neutrini (neutrino-antineutrino). Puoi leggere altre notizie sul decadimento del bosone Z in neutrino-antineutrino e sulla sua importanza qui.
Hai mai sentito parlare dell'unificazione delle forze elettromagnetica e debole? Bene, ad energie sufficientemente alte, il fotone e lo Z sono strettamente connessi tra loro. Se il bosone Z non avesse avuto la massa che ti verrà chiesto di misurare, il fotone probabilmente non sarebbe stato privo di massa e libero di viaggiare dove vuole... e non sarebbe esistita la luce!