Luokitus | Boson |
---|---|
Sävellys | Perus |
Ryhmä | Mittapää |
Massa | 91,187 6 (21) GeV.c -2 |
---|---|
Sähkövaraus | 0 |
Pyöritä | 1 |
Elinikä | 3 × 10-25 s |
Ennustus | Glashow , Salam ja Weinberg (1968) |
---|---|
Löytö | Kokeet UA1 ja UA2 (1983) |
Z 0 hiukkanen on alkeishiukkasfysiikka on bosoni luokan . Se on yksi heikon vuorovaikutuksen kolmesta ulottuvuusbosonista , vuorovaikutuksen kantajahiukkanen, joista kaksi muuta ovat bosoni W kahdessa vastakkaisessa nimellissähkövarauksen tilassa W + ja W - . Sähkövaraus Z bosoni 0 on nolla, yhtä suuri kuin z ero, tästä syystä sen nimi.
Z ja W bosonit ensin kuullut vuonna 1960, jolloin sähköheikkoteoria ja Sheldon Glashow , Abdus Salam ja Steven Weinberg . Näiden bosonien löytäminen johtui suurelta osin CERN: ltä , ensimmäisen näkymän vuonna 1973 virtuaalihiukkasten muodossa , sitten muodollisen löydön vuonna 1983. Carlo Rubbia ja Simon van der Meer saivat molemmat fysiikan Nobel-palkinnon tästä löydettiin vuonna 1984. Tämän jälkeen CERN: n LEP ja SLAC: n SLC tuottavat vuosina 1989-1998 yli 15 miljoonaa Z: tä, mikä mahdollistaa sen massan arvioinnin erittäin tarkasti.
Z-bosonia kutsutaan usein nimellä " fotonin serkku ", koska ne ovat vahvoja yhtäläisyyksiä: molemmat ovat neutraaleja , ovat omia hiukkasia vastaan ja tuotetaan samassa prosessissa ( Higgs-mekanismi ). Niiden erot koostuvat siitä, että Z on massiivinen, yli 80 kertaa protonin massa , kun taas sen "vanhemmalla" ei ole massaa ja että Z rikkoo teorian mukaan osittain pariteettia ( sin²θ W ( Weinbergin kulma ) = 0,21215 ) suosimalla vasemman kierteen hiukkasia .
Z-bosonin sin²θ W : n mittaamiseksi on olemassa useita menetelmiä: Kätevin, SLC: n käyttämä, on luoda polarisoituneiden hiukkasten törmäykset, jotka johtavat vasen-oikea- epäsymmetriaan . tämän tuloksen analyysi on melkein triviaalia. Vaikka LEP: llä ei ole SLC: n kykyä luoda polarisoitua vuon, se oli paljon kirkkaampi (15 miljoonaa tapahtumaa LEP: lle ja 500 000 SLC: lle) ja käytti vähemmän tarkkaa menetelmää, joka perustui epäsymmetriaan ennen -rear, kirkkaus sitten epätarkkuuden puutteen kompensoimiseksi.
Kuten edellä todettiin, teoria ennusti sin2θ W: n olevan 0,21, mutta ensimmäiset LEP-tulokset osoittivat kulman 0,23156, mikä sitten vahvistetaan SLC: llä. Tämä selitettiin Z: n hajoamisella kahteen virtuaalikvarkkiin, joiden massan oli oltava sellainen, että se voisi radikaalisti muokata laskelmia. Ylä kvarkin olemassaolo ennustettiin siten, että sen massan on pysyttävä lähellä 165 G eV: tä . Täten korjattu teoria ennakoi kuitenkin aina erilaisen kokeen kulman ( sin2θ W = 0,2322), mikä osoittaa ensimmäiset epäsuorat havainnot Higgsin bosonin massasta .
Z-bosonin yksinkertaisin tuotantotapa on menetelmä, joka liittyy elektroni-pozitroni-törmäykseen, menetelmä, joka on valittu LEP ALEPH -kokeelle . Siinä on useita hajoamistiloja, jotka voivat olla:
Toinen tila tuotannon Z bosoni on rappeutuminen on Higgsin bosoni kahteen Zs (katso CMS ja ATLAS kokeissa on LHC ). Nämä kaksi Zs hajoavat sitten kahdeksi leptoniksi + kahdeksi neutriinoksi tai neljäksi leptoniksi - yleensä muoneiksi - tätä viimeistä havaitsemistapaa kutsutaan joskus " kultaiseksi kanavaksi ".
Mukaan Yang-Landau lause , Z hiukkanen voi hajota pariksi fotonien koska sen spin on yhtä kuin 1. Lisäksi, koska säilyttämistä sähkövarauksen , se voi vain hajota pari fotonit. 'Partikkeleihin neutraali tai vastakkainen varaus (ts. hiukkanen ja hiukkasten pari jälkimmäisessä tapauksessa). Z-bosonissa on yhteensä 24 hajoamistilaa järjestelmien mukaan: leptoni-antileptoni, neutrino-antineutrino tai kvarkki-antiquark; vastaava esiintymistodennäköisyys on noin 10 % , 20 % ja 70 % .
Supersymmetrian teoria antaa Z-bosonille vastaavan hiukkasen, jota kutsutaan zinoksi. Tämä hiukkanen on edelleen hypoteettinen (2019).