Περισσότερα για το μποζόνιο Z
Τα σωματίδια-διαδότες της ασθενούς αλληλεπίδρασης είναι τα φορτισμένα W+, W- και το ουδέτερο Z. Ας δούμε καλύτερα τον τρόπο που τα σωματίδια Ζ δημιουργούνται και διασπώνται.


Διασπάσεις του Z
Μιας και το σωματίδιο Ζ είναι ηλεκτρικά ουδέτερο το άθροισμα των φορτίων των σωματιδίων που παράγονται κατά την διάσπασή του πρέπει να είναι 0. Ο λόγος είναι ότι η φύση διατηρεί το φορτίο. Επομένως, το Ζ διασπάται σε ζευγάρι σωματίδιο-αντισωματίδιο. Η ποσοστιαία κατανομή των διασπάσεων του Ζ στους διάφορους τρόπους καθορίζεται από επιπλέον νόμους διατήρησης της φύσης.

  1. Το 10% των διασπάσεων του Z είναι σε ζευγάρι φορτισμένων λεπτονίων. Οι τρεις δυνατότητες είναι ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιο, μιόνιο-αντιμιόνιο και ταυ-αντιταύ, με κάθε ζευγάρι να έχει περίπου την ίδια πιθανότητα.

    • Έτσι έχουμε 3 δυνατότητες διάσπασης.

  2. Το 20% των διασπάσεων του Z είναι σε ζευγάρι ουδέτερων λεπτονίων, δηλαδή ζευγάρι νετρίνο-αντινετρίνο. Οι ανιχνευτές μας δεν έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν νετρίνο μιας και αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη (το ηλεκτρικό φορτίο τους είναι μηδενικό). Επομένως, τα νετρίνο είναι αόρατα και μπορούμε να τα "δούμε" μόνο από την παρατήρηση ελλείπουσας εγκάρσιας ορμής μετά την σύγκρουση (μιας και γνωρίζουμε ότι τόσο η ορμή όσο και η ενέργεια διατηρείται στις συγκρούσεις μας).

    • Οι διασπάσεις σε νετρίνο δίνουν άλλες 3 δυνατότητες.

  3. Στα 70% των περιπτώσεων, το Z διασπάται σε ζευγάρι κουάρκ-αντικουάρκ. Αυτά εμφανίζονται στον ανιχνευτή ως θύσσανοι που τους αποκαλούμε πίδακες (jets). Τα κουάρκ έχουν μια επιπλέον ιδιότητα που ονομάζουμε "χρώμα". Κάθε κουάρκ παρουσιάζεται σε 3 χρώματα.

    • Προσθέτοντας τα 6 είδη των κουάρκ (άνω, κάτω, γοητευτικό, παράξενο, υψηλό και χαμηλό) το καθένα με 3 χρώματα,καταλήγουμε σε 18 δυνατότητες διάσπασης του Ζ.


Οπότε έχουμε συνολικά 24 τρόπους διάσπασης του Ζ, αλλά μόνο οι 21 από αυτούς είναι ορατοί. "Ευτυχώς", εμείς θα συγκεντρωθούμε σε δύο από τις απλούστερες διασπάσεις, αυτές σε ζευγάρι ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου ή μιονίου-αντιμιονίου.





Οι φυσικοί χρησιμοποιούν τα διαγράμματα Feynman για να αναπαραστήσουν την παραγωγή και τη διάσπαση των σωματιδίων. Ακολούθησε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθεις περισσότερα για τα διαγράμματα Feynman. Ρίξε μια ματιά στα διαγράμματα Feynman που αναπαριστούν τη διάσπαση του Ζ σε ηλεκτρόνιο-ποζιτρόνιο ή μιόνιο-αντιμιόνιο.

Η μέτρηση του μποζονίου Ζ
Το μποζόνιο Ζ έχει μετρηθεί με πολύ μεγάλη ακρίβεια στον προηγούμενο επιταχυντή σωματιδίων στο CERN, τον Μεγάλο Επιταχυντή Συγκρουόμενων Δεσμών Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων (Large Electron-Positron Collider, LEP). Στην πραγματικότητα ο LEP είχε το παρατσούκλι Ζ-εργοστάσιο! Το μποζόνιο Ζ είναι ένα απαραίτητο κομμάτι του παζλ που αποτελεί τη θεωρία μας για τα στοιχειώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις τους. Τα μποζόνια W και Z είναι υπεύθυνα για όλα τα φαινόμενα που σχετίζονται με τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις. Για να μπορέσουμε να αναπαραστήσουμε την πραγματικότητα, η θεωρία που περιγράφει τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις μας υπαγορεύει πώς ακριβώς πρέπει να συμπεριφέρεται το μποζόνιο Ζ (και τα W). Ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα των πειραμάτων που έγιναν στον LEP ήταν η ακριβής μέτρηση όλων των παρατηρήσιμων διασπάσεων του Ζ (σε φορτισμένα λεπτόνια και αδρόνια, από τις οποίες αντλήσαμε πληροφορίες για τη διάσπαση του Ζ σε νετρίνο-αντινετρίνο). Με τις πληροφορίες αυτές αποδείχθηκε ότι στις συγκεκριμένες ενέργειες υπάρχουν ακριβώς 3 τύποι νετρίνο, και κατά συνέπεια 3 οικογένειες λεπτονίων και κουάρκ.

Αυτό είναι σε συμφωνία με ό,τι έχουμε μέχρι στιγμής παρατηρήσει και αποτελεί ένα αποτέλεσμα με μεγάλη σημασία, αφού τοποθετεί το μποζόνιο Ζ στη θεωρία και στη Φύση ακριβώς εκεί που πρέπει ώστε ο κόσμος μας να μοιάζει όπως μοιάζει.



Κάνε κλικ εδώ για να επιστρέψεις στην Κύρια Διαδρομή.