Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!

Dodaj nas do zakładek

Galaktyki, Gwiazdy ,Planety

  

Bozon W

Bozon W

Bozon W (wuon)[1] – cząstka elementarna pośrednicząca w oddziaływaniach słabych, wymieniana przez elektrony, neutrina i inne cząstki oddziałujące oddziaływaniem słabym podczas zderzeń. Cząstka ta występuje w dwóch podstawowych postaciach: cząstki W+ i jej antycząstki W-. Obie mają ten sam spin (równy 1) oraz masę, różnią się tylko ładunkiem elektrycznym.

m = 80,425 ± 0,03 GeV
τ = 3 · 10-25 s

Bozony W przenoszą jeden z ładunków oddziaływania elektrosłabego, jakim jest słaby izospin. Jego wartość wynosi odpowiednio +1 i -1 dla bozonów W+ i W-. Bozony W są bozonami cechowania i generują podgrupę SU(2) oddziaływania elektrosłabego.Najważniejszym zjawiskiem z udziałem bozonów W są rozpady beta. W procesie tym kwark d zawarty w neutronie rozpada się na kwark u oraz właśnie bozon W, który z kolei rozpada się na elektron i neutrino.

Wysokoenergetyczne bozony W mogą się także rozpaść na pary: mion, neutrino mionowe lub taon, neutrino taonowe.

Bozony W tworzą się także w rozpadach ciężkich kwarków.W rzeczywistości istnieje dodatkowy stan bozonu W, jakim jest W0. Trójka stanów: [W+, W0, W-] tworzy tryplet ze względu na słaby izospin, podobnie jak np. mezony [π+, π0, π-] tworzą tryplet silnego izospinu. Ponieważ bozon W ma 3 stany ze względu na izospin, więc może być nazwany "cząstką wektorową" izospinu. Lewoskrętny elektron i neutrino tworzyłyby razem "spinor", natomiast cząstki prawoskrętne byłyby "skalarami".

Z matematycznego punktu widzenia, bozon W0 jest superpozycją fotonu i bozonu Z. Gdyby w jakimś procesie powstała zatem cząstka W0, to zgodnie z probablistyczną naturą mechaniki kwantowej istniałoby pewne prawdopodobieństwo zarejestrowania jej jako fotonu i pewne jako bozonu Z. Proporcje "zmieszania" bozonu Z i fotonu w bozonie W0 określa tzw. kąt Weinberga. W większości rozważań nie definiuje się bozonu W0, do opisu zjawisk wystarczają bozony Z i foton. 

                    W rzeczywistości istnieje dodatkowy stan bozonu W, jakim jest W0. Trójka stanów: [W+, W0, W-] tworzy tryplet ze względu na słaby izospin, podobnie jak np. mezony [π+, π0, π-] tworzą tryplet silnego izospinu. Ponieważ bozon W ma 3 stany ze względu na izospin, więc może być nazwany "cząstką wektorową" izospinu. Lewoskrętny elektron i neutrino tworzyłyby razem "spinor", natomiast cząstki prawoskrętne byłyby "skalarami".

Z matematycznego punktu widzenia, bozon W0 jest superpozycją fotonu i bozonu Z. Gdyby w jakimś procesie powstała zatem cząstka W0, to zgodnie z probablistyczną naturą mechaniki kwantowej istniałoby pewne prawdopodobieństwo zarejestrowania jej jako fotonu i pewne jako bozonu Z. Proporcje "zmieszania" bozonu Z i fotonu w bozonie W0 określa tzw. kąt Weinberga. W większości rozważań nie definiuje się bozonu W0, do opisu zjawisk wystarczają bozony Z i foton.

upełnie równoważnie można traktować bozon W0 jako podstawowy, a foton i bozon Z jako jego superpozycje z bozonem B. Definiowanie bozonu W0 i B ma sens, kiedy rozważa się teorie wielkiej unifikacji, gdzie oddziaływanie elektromagnetyczne jest zunifikowane z oddziaływaniem słabym. Istnieje wtedy pierwotne symetryczne oddziaływanie elektrosłabe, niezmiennicze względem grupy cechowania SU(2)xU(1). Oddziaływanie elektromagnetyczne ma wtedy identyczną siłę jak oddziaływanie słabe, dlatego nie ma sensu ich odróżnianie. Nie ma także znaczenia ładunek elektryczny. Rozważania te prowadzi się przy założeniu, że bozony W i B nie mają masy.

Symetrię tę łamie bozon Higgsa, który oddziałuje z bozonami B i W, nadając im masy. Pewna kombinacja liniowa (superpozycja) bozonów W i B oddziałuje wtedy najsłabiej z polem Higgsa, a inna kombinacja – najmocniej. Tą pierwszą nazywa się właśnie fotonem a drugą – bozonem Z. Ze względu na słabe sprzęganie z polem Higgsa foton pozostaje cząstką bezmasową; bozon Z musi mieć wtedy największą możliwą masę z wszystkich kombinacji W i B. Im lżejszy bozon pośredniczący, tym mocniejsze oddziaływanie, które on przenosi, zatem oddziaływanie elektromagnetyczne przenoszone przez foton staje się bardzo silne, a oddziaływanie słabe przenoszone przez bozon Z – bardzo słabe.

Z pierwotnego zunifikowanego oddziaływania elektrosłabego powstają dwa oddziaływania: elektromagnetyczne i słabe. Pozostałość pierwotnej symetrii widać dzięki istnieniu naładowanych bozonów W+ i W-. Fakt, że jednocześnie przenoszą ładunek elektromagnetyczny i słaby, świadczy o bliskim pokrewieństwie tych oddziaływań.