بوزونات W و Z

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 31 صور
الموسوعة الحرة

في فيزياء الجسيمات ، تُعرف بوزونات W وZ معًا باسم البوزونات الضعيفة، أو بشكل أعم باسم البوزونات المتجهة الوسيطة . تتوسط هذه الجسيمات الأولية التفاعل الضعيف ؛ ورموزها هي W +.، W −و Z 0. W ± تحمل البوزونات شحنة كهربائية موجبة أو سالبة تساوي شحنة أولية واحدة ، وهي جسيمات مضادة لبعضها البعض . Z 0 البوزون متعادل كهربائياً وهو جسيمه المضاد. لكل من الجسيمات الثلاثة عزم مغزلي يساوي 1. W ± تمتلك البوزونات عزمًا مغناطيسيًا، لكن Z 0لا يوجد. جميع هذه الجسيمات الثلاثة قصيرة العمر للغاية، ويبلغ عمر النصف لها حوالي3 × 10 −25  ثانية . كان اكتشافهم التجريبي محورياً في تأسيس ما يسمى الآن بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات .

سُميت بوزونات W نسبةً إلى القوة النووية الضعيفة . أطلق الفيزيائي ستيفن واينبرغ على الجسيم الإضافي اسم " جسيم Z "، [ 3 ] وقدّم لاحقًا تفسيرًا مفاده أنه كان آخر جسيم إضافي يحتاجه النموذج. كانت بوزونات W قد سُميت بالفعل، وسُميت بوزونات Z لأنها تحمل شحنة كهربائية صفرية . [ 4 ]    

يُعتبر بوزونا W  وسيطين مؤكدين لامتصاص وانبعاث النيوترينو . خلال هذه العمليات، W ± تؤدي شحنة البوزون إلى انبعاث أو امتصاص الإلكترون أو البوزيترون، مما يتسبب في التحول النووي .

يتوسط بوزون Z  نقل الزخم والدوران والطاقة عندما تتشتت النيوترينوات مرنًا من المادة (وهي عملية تحافظ على الشحنة). هذا السلوك شائع تقريبًا مثل تفاعلات النيوترينو غير المرنة، ويمكن ملاحظته في غرف الفقاعات عند تشعيعها بحزم النيوترينو. لا يشارك بوزون Z  في امتصاص أو انبعاث الإلكترونات أو البوزيترونات. عندما يُرصد إلكترون كجسيم حر جديد يتحرك فجأة بطاقة حركية، يُستنتج أن ذلك ناتج عن تفاعل نيوترينو مع الإلكترون (مع نقل الزخم عبر بوزون Z )، لأن هذا السلوك يحدث بشكل متكرر عند وجود حزمة النيوترينو. في هذه العملية  ، يتشتت النيوترينو عن الإلكترون (عبر تبادل بوزون)، ناقلًا جزءًا من زخم النيوترينو إلى الإلكترون .

الخصائص الأساسية

يُصنِّف الفيزيائيون الجسيمات من خلال تكافؤ طاقتها في حالة السكون، باستخدام معادلة الطاقة والكتلة لربط الطاقة بالكتلة. [ 5 ] : 108 كتلة بوزون W هي80.3692 ± 0.0133  جيجا إلكترون فولت، وبوزون Z هو91.1880 ± 0.0020  جيجا إلكترون فولت . [ 2 ]

تحدّ كتلها العالية من مدى التفاعل الضعيف. وعلى النقيض من ذلك، يُعدّ الفوتون حامل قوة المجال الكهرومغناطيسي، وهو عديم الكتلة، بما يتوافق مع المدى اللانهائي للكهرومغناطيسية ؛ ومن المتوقع أيضًا أن يكون للغرافتون الافتراضي كتلة معدومة. وعلى الرغم من افتراض أن الغلوونات عديمة الكتلة أيضًا، إلا أن مدى القوة النووية القوية محدود لأسباب مختلفة؛ انظر: الحصر اللوني .

تمتلك جميع البوزونات الثلاثة عزمًا دورانيًا للجسيم s = 1 ħ . انبعاث W +أو W − يُخفّض البوزون أو يرفع الشحنة الكهربائية للجسيم المُصدر بمقدار وحدة واحدة، كما يُغيّر عزمه المغزلي بمقدار وحدة واحدة. في الوقت نفسه، يحدث انبعاث أو امتصاص لـ W ± يمكن للبوزون Z تغيير نوع الجسيم، على سبيل المثال، تحويل الكوارك الغريب إلى كوارك علوي . لا يستطيع البوزون Z المتعادل  تغيير الشحنة الكهربائية لأي جسيم، كما لا يستطيع تغيير أي من الشحنات الأخرى المعروفة باسم " الشحنات " (مثل الغرابة ، والعدد الباريوني ، والسحر ، إلخ). انبعاث أو امتصاص Z 0 لا يستطيع البوزون سوى تغيير اللف المغزلي والزخم والطاقة للجسيم الآخر. (انظر أيضًا التيار المحايد الضعيف .)

العلاقة بالقوة النووية الضعيفة

مخطط فاينمان لتحلل بيتا للنيوترون إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو إلكتروني عبر وسيط W − بوزون

إن بوزونات W و Z  هي جسيمات حاملة تتوسط القوة النووية الضعيفة، تمامًا كما أن الفوتون هو الجسيم الحامل للقوة الكهرومغناطيسية.

بوزونات W

W ±​ تشتهر البوزونات بدورها في تحلل بيتا . خذ على سبيل المثال تحلل بيتا للكوبالت-60 .

60 27 كو→ 60 28 ني++ه −+ νهـ

لا يشمل هذا التفاعل نواة الكوبالت-60 بأكملها ، بل يؤثر على نيوترون واحد فقط من نيوتروناتها الـ 33.  يتحول النيوترون إلى بروتون مع انبعاث إلكترون (يُطلق عليه غالبًا جسيم بيتا في هذا السياق) ومضاد نيوترينو إلكتروني.

ن ٠→ ص ++ e −+ νهـ

مرة أخرى، النيوترون ليس جسيمًا أوليًا، بل هو مركب من كوارك علوي وكواركين سفليين ( u d d ) . أحد الكواركات السفلية هو الذي يتفاعل في تحلل بيتا، متحولًا إلى كوارك علوي لتكوين بروتون ( u u d ). على المستوى الأساسي، إذن، تُغير القوة الضعيفة نكهة كوارك واحد.

د → يو + دبليو −

ويتبع ذلك مباشرة اضمحلال W −نفسها:

W −→ e −+ νهـ

بوزونات Z

Z 0​ البوزون هو جسيمه المضاد . لذا، فإن جميع أعداده الكمية وشحناته تساوي صفرًا. وبالتالي، فإن تبادل بوزون Z  بين الجسيمات، والذي يُسمى تفاعل التيار المحايد ، لا يؤثر على الجسيمات المتفاعلة، باستثناء انتقال اللف المغزلي و / أو الزخم .

 تتميز تفاعلات بوزون Z التي تشمل النيوترينوات بخصائص فريدة: فهي تُعدّ الآلية الوحيدة المعروفة للتشتت المرن للنيوترينوات في المادة؛ إذ يكاد يكون احتمال تشتت النيوترينوات مرنًا (عبر تبادل بوزون Z ) مساويًا لاحتمال تشتتها غير المرن (عبر تبادل بوزون W). [ ج ] وقد تم تأكيد التيارات المحايدة الضعيفة عبر تبادل بوزون Z بعد ذلك بوقت قصير (أيضًا في عام 1973)، في تجربة نيوترينو أجريت في غرفة فقاعات غارغاميل في سيرن . [ 8 ]   

تنبؤات بوزونات W + و W- و Z0

مخطط فاينمان يوضح تبادل زوج من بوزونات W.  هذا أحد العوامل الرئيسية المساهمة في تذبذب الكاون المحايد.

بعد نجاح الديناميكا الكهربائية الكمومية في خمسينيات القرن العشرين، بُذلت محاولات لصياغة نظرية مماثلة للقوة النووية الضعيفة. وبلغت هذه المحاولات ذروتها حوالي عام 1968 في نظرية موحدة للكهرومغناطيسية والتفاعلات الضعيفة وضعها شيلدون غلاشو وستيفن واينبرغ وعبد السلام ، والتي نالوا عنها جائزة نوبل في الفيزياء عام 1979. [ 7 ] [ ج ] لم تفترض نظريتهم الكهروضعيفة وجود بوزونات W اللازمة لتفسير اضمحلال بيتا فحسب ، بل افترضت  أيضًا وجود بوزون Z جديد لم يُرصد  من قبل.

شكّلت حقيقة امتلاك بوزونات W و Z  كتلةً، بينما الفوتونات عديمة الكتلة، عائقًا رئيسيًا أمام تطوير نظرية التفاعل الكهروضعيف. تُوصف هذه الجسيمات بدقة بواسطة نظرية قياس SU(2) ، ولكن يجب أن تكون البوزونات في نظرية القياس عديمة الكتلة. على سبيل المثال، الفوتون عديم الكتلة لأن الكهرومغناطيسية تُوصف بنظرية قياس U(1) . يلزم وجود آلية ما لكسر تناظر SU(2)، مما يُكسب W و Z كتلةً في هذه العملية. آلية هيغز ، التي طُرحت لأول مرة في أوراق بحثية نُشرت عام 1964 في مجلة PRL حول كسر التناظر ، تُؤدي هذا الدور. تتطلب هذه الآلية وجود جسيم آخر، هو بوزون هيغز ، الذي تم اكتشافه لاحقًا في مصادم الهادرونات الكبير . من بين المكونات الأربعة لبوزون غولدستون الناتج عن حقل هيغز، يتم امتصاص ثلاثة منها بواسطة W +.، Z 0، و W − تتحد البوزونات لتشكيل مكوناتها الطولية، ويظهر الباقي على شكل بوزون هيغز ذي اللف المغزلي 0.

يُعرف الجمع بين نظرية قياس SU(2) للتفاعل الضعيف، والتفاعل الكهرومغناطيسي، وآلية هيغز بنموذج غلاشو-واينبرغ-سلام . وهو اليوم يُعتبر على نطاق واسع أحد أركان النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، لا سيما بعد اكتشاف بوزون هيغز عام 2012 بواسطة تجربتي CMS و ATLAS .

يتوقع النموذج أن W ±و Z 0 تمتلك البوزونات الكتل التالية: مدبليو±=12vزمZ0=12vز2+ز′2{\displaystyle {\begin{aligned}m_{{\text{W}}^{\pm }}&={\tfrac {1}{2}}vg\\m_{{\text{Z}}^{0}}&={\tfrac {1}{2}}v{\sqrt {g^{2}+{g'}^{2}}}\end{aligned}}} أينز{\displaystyle g}هو اقتران القياس SU(2)،ز′{\displaystyle g'}هو اقتران القياس U(1)، وv{\displaystyle v}هي القيمة المتوقعة لفراغ هيغز .

اكتشاف

غرفة فقاعات غارغاميل ، المعروضة الآن في سيرن

على عكس اضمحلال بيتا ، يتطلب رصد تفاعلات التيار المحايد التي تشمل جسيمات أخرى غير النيوترينوات استثمارات ضخمة في مسرعات الجسيمات وكواشفها ، وهي متوفرة فقط في عدد قليل من مختبرات فيزياء الطاقة العالية في العالم (وذلك فقط بعد عام 1983). ويعود ذلك إلى أن بوزونات Z تتصرف بطريقة مشابهة إلى حد ما للفوتونات، لكنها لا تكتسب أهمية إلا عندما تصبح طاقة التفاعل قابلة للمقارنة مع الكتلة الكبيرة نسبيًا لبوزون Z.  

شكّل اكتشاف بوزوني W و Z  إنجازًا كبيرًا لمركز سيرن. ففي عام 1973، رُصدت تفاعلات التيار المحايد كما تنبأت بها النظرية الكهروضعيفة. التقطت غرفة فقاعات غارغاميل الضخمة صورًا للمسارات الناتجة عن تفاعلات النيوترينو، ورصدت أحداثًا تفاعل فيها نيوترينو دون أن يُنتج لبتونًا مقابلًا. تُعدّ هذه سمة مميزة لتفاعل التيار المحايد، وتُفسّر على أنها تبادل نيوترينو لبوزون Z  غير مرئي مع بروتون أو نيوترون داخل غرفة الفقاعات. وبما أن النيوترينو غير قابل للكشف في الظروف العادية، فإن التأثير الوحيد الملحوظ هو الزخم الذي اكتسبه البروتون أو النيوترون نتيجة التفاعل.

لم يكن اكتشاف بوزوني W و Z  ممكنًا إلا بعد بناء مُسرِّع جسيمات قوي بما يكفي لإنتاجهما. وكان أول جهاز من هذا النوع متاحًا هو مُسرِّع البروتونات الفائق ، حيث رُصدت إشارات واضحة لبوزونات W في يناير 1983 خلال سلسلة من التجارب التي أجراها كارلو روبيا وسيمون فان دير مير . سُميت التجربتان UA1 (بقيادة روبيا) و UA2 (بقيادة بيير داريولات )، [ 9 ] وكانتا ثمرة جهد تعاوني للعديد من الباحثين. وكان فان دير مير القوة الدافعة وراء تطوير المُسرِّع ( التبريد العشوائي ). وبعد بضعة أشهر، في مايو 1983، عثرت التجربتان UA1 وUA2 على بوزون Z. وعلى الفور، مُنح روبيا وفان دير مير جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1984، وهي خطوة غير مألوفة بالنسبة لمؤسسة نوبل المحافظة . [ 10 ]    

ذا دبليو +، W −و Z 0 تشكل البوزونات، جنبًا إلى جنب مع الفوتون ( γ )، البوزونات القياسية الأربعة للتفاعل الكهروضعيف .

قياسات كتلة بوزون W

في مايو 2024، قدرت مجموعة بيانات الجسيمات متوسط ​​الكتلة العالمية لبوزون W بـ 80369.2 ± 13.3 ميغا إلكترون فولت، استنادًا إلى التجارب التي أجريت حتى الآن. [ 11 ]

اعتبارًا من عام 2021، تم تقييم القياسات التجريبية لكتلة بوزون W بشكل مماثل لتتقارب حول80 379 ± 12  MeV ، [ 12 ] جميعها متوافقة مع بعضها البعض ومع النموذج القياسي.

في أبريل 2022، حدد تحليل جديد للبيانات التاريخية من مصادم تيفاترون التابع لمختبر فيرميلاب قبل إغلاقه في عام 2011 كتلة بوزون W لتكونبلغت الطاقة 80433 ± 9 ميغا  إلكترون فولت، أي بزيادة سبعة انحرافات معيارية عن القيمة المتوقعة وفقًا للنموذج القياسي. [ 13 ] إلى جانب عدم توافقها مع النموذج القياسي، لم تتوافق هذه القياسات الجديدة أيضًا مع القياسات السابقة، مثل قياسات تجربة أطلس. يشير هذا إلى وجود خطأ منهجي غير متوقع في القياسات القديمة أو الجديدة، كخلل غير مكتشف في الجهاز. [ 14 ] أدى ذلك إلى إعادة تقييم دقيقة لتحليل هذه البيانات والقياسات التاريخية الأخرى، بالإضافة إلى التخطيط لقياسات مستقبلية لتأكيد النتيجة الجديدة المحتملة. أكد نائب مدير مختبر فيرميلاب، جوزيف ليكن، مجددًا أن "... القياس (الجديد) يحتاج إلى تأكيد من خلال تجربة أخرى قبل تفسيره بشكل كامل." [ 15 ] [ 16 ]

في عام 2023، قام تجربة ATLAS المحسّنة بقياس كتلة بوزون W عند80360 ± 16 ميغا إلكترون  فولت، وهو ما يتوافق مع التوقعات من النموذج القياسي. [ 17 ] [ 18 ]

شكّل فريق بيانات الجسيمات فريق عمل معني بقياس كتلة بوزون W في مصادم تيفاترون، ضمّ خبراء في كتلة W من جميع تجارب مصادمات الهادرونات حتى الآن، وذلك لفهم التباين. [ 1 ] في مايو 2024، خلص الفريق إلى أن قياس كاشف المصادم في فيرميلاب (CDF) كان شاذًا، وأن أفضل تقدير للكتلة جاء من استبعاد هذا القياس من التحليل التلوي. "القيمة المقابلة لكتلة بوزون W هي mW =80369.2 ± 13.3 ميغا إلكترون فولت ،  وهو ما نذكره باعتباره المتوسط ​​العالمي. [ 19 ] [ 20 ] [ 11 ]

في سبتمبر 2024، قاس تجربة CMS كتلة بوزون W عند80360.2 ± 9.9 ميغا إلكترون فولت  . كان هذا القياس الأكثر دقة حتى الآن، وقد تم الحصول عليه من خلال رصد عدد كبير من اضمحلالات W → μν . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

فساد

تتحلل بوزونات W و Z إلى أزواج من الفرميونات ، لكن لا يمتلك أيٌّ من بوزونات W أو Z طاقة كافية للتحلل إلى الكوارك العلوي ذي الكتلة الأعلى . وبإهمال تأثيرات فضاء الطور والتصحيحات ذات الرتبة الأعلى، يمكن حساب تقديرات بسيطة لنسب تفرعها من ثوابت الاقتران .  

بوزونات W

 يمكن أن تتحلل بوزونات W إلى ليبتون وليبتون مضاد (أحدهما مشحون والآخر متعادل) [d] أو إلى كوارك وكوارك مضاد من النوعين المتكاملين (بشحنات كهربائية متعاكسة ± + 1/3 e و ∓ + 2/3 e ) . يتناسب عرض تحلل بوزون W إلى زوج كوارك - كوارك مضاد مع مربع عنصر مصفوفة CKM المقابلوعدد ألوان الكواركات ، N<sub> C </sub> = 3. وبالتالي ، تتناسبعروض تحلل بوزون W<sup> + </sup> مع:    

اللبتوناتالكواركات
هـ +νهـ1u d3|Vud|2{\displaystyle |V_{\text{ud}}|^{2}}نحن​3|Vنحن|2{\displaystyle |V_{\text{us}}|^{2}}يو بي3|Vub|2{\displaystyle |V_{\text{ub}}|^{2}}
μ +νμ1ج د3|Vقرص مضغوط|2{\displaystyle |V_{\text{cd}}|^{2}}ج س3|Vسي إس|2{\displaystyle |V_{\text{cs}}|^{2}}ج ب3|Vسي بي|2{\displaystyle |V_{\text{cb}}|^{2}}
τ +ντ1يمنع قانون حفظ الطاقة التحلل إلى t .

هنا، e +، μ +، τ +تشير إلى الأنواع الثلاثة من اللبتونات (وبشكل أدق، اللبتونات المضادة ذات الشحنة الموجبة ). νe ,νμ ،νترمز τ إلى الأنواع الثلاثة للنيوترينوات. أما الجسيمات الأخرى، بدءًا منuوd، فترمز جميعها إلىالكواركاتوالكواركات المضادة (مع تطبيقNCVأناج{\displaystyle V_{ij}}[ هـ ] تشير إلى معاملات مصفوفة CKM المقابلة .

إن وحدة مصفوفة CKM تعني أن  |Vud|2+|Vنحن|2+|Vub|2 ={\displaystyle ~|V_{\text{ud}}|^{2}+|V_{\text{us}}|^{2}+|V_{\text{ub}}|^{2}~=} |Vقرص مضغوط|2+|Vسي إس|2+|Vسي بي|2=1 ،{\displaystyle ~|V_{\text{cd}}|^{2}+|V_{\text{cs}}|^{2}+|V_{\text{cb}}|^{2}=1~,}وبالتالي، فإن مجموع كل صف من صفي الكواركات يساوي 3. لذلك، فإن نسب التفرع الليبتونية لبوزون W  هي تقريبًاب(هـ+νهـ)={\displaystyle \,B(\mathrm {e} ^{+}\mathrm {\nu } _{\mathrm {e} })=\,}ب(μ+νμ)={\displaystyle \,B(\mathrm {\mu } ^{+}\mathrm {\nu } _{\mathrm {\mu } })=\,}ب(τ+ντ)={\displaystyle \,B(\mathrm {\tau } ^{+}\mathrm {\nu } _{\mathrm {\tau } })=\,}١/٩ . تهيمن حالات u d و c s النهائية المفضلة وفقًا لنظرية CKM على نسبة التفرع الهادروني . وقد تم قياس مجموع نسب التفرع الهادروني تجريبيًا ليكون67.60 ± 0.27% ، معب(ℓ+νℓ)={\displaystyle \,B(\ell ^{+}\mathrm {\nu } _{\ell })=\,}10.80 ± 0.09% . [ 24 ]

بوزون Z 0

 تتحلل بوزونات Z إلى فرميون وجسيمه المضاد. عندما Z 0 البوزون هو مزيج من W 0 قبل كسر التناظرو ب ٠ البوزونات (انظر زاوية الخلط الضعيفة )، كل عامل رأس يتضمن عاملاًتي3-سؤالالخطيئة2θدبليو{\displaystyle T_{3}-Q\sin ^{2}\,\theta _{\text{W}}}، حيثتي3{\displaystyle T_{3}}وهو المكون الثالث من الإيزوسبين الضعيف للفيرميون (الشحنة للقوة الضعيفة)،سؤال{\displaystyle Q}هي الشحنة الكهربائية للفيرميون (بوحدات الشحنة الأولية )، وθw{\displaystyle \theta _{\text{w}}}هي زاوية الخلط الضعيفة . لأن الدوران النظائري الضعيف(تي3){\displaystyle (T_{3})}يختلف الأمر بالنسبة للفيرميونات ذات الكيرالية المختلفة ، سواء كانت يسارية أو يمينية ، كما أن الاقتران يختلف أيضًا.

يمكن تقدير القوة النسبية لكل اقتران من خلال الأخذ في الاعتبار أن معدلات الاضمحلال تشمل مربع هذه العوامل، وجميع المخططات الممكنة (مثل مجموع عائلات الكواركات، والمساهمات اليسرى واليمنى). النتائج الموضحة في الجدول أدناه هي مجرد تقديرات، لأنها لا تشمل سوى مخططات التفاعل على مستوى الشجرة في نظرية فيرمي .

الجسيماتتي3-سؤالالخطيئة2θدبليو{\displaystyle \,T_{3}-Q\sin ^{2}\,\theta _{\text{W}}\,}العامل النسبينسبة التفرع
اسمالرموزغادريمينالقيمة المتوقعة لـ x = 0.23القياسات التجريبية [ 25 ]
النيوترينوات (جميعها)νe ,νμ ،ντ١/٢​​​​0 [ f ] 3 ( ⁠ 1 / 2 ⁠ ) 220.5%20.00 ± 0.06%
الليبتونات المشحونة (جميعها)e −، μ −، τ −3 ( − 1 / 2 + x ) 2 + 3 x 210.2%10.097 ± 0.003%
إلكترونe −− 1 / 2 + x​​x( − 1 / 2 + x ) 2 + x 2​​3.4%3.363 ± 0.004%
مونμ −− 1 / 2 + x​​x( − 1 / 2 + x ) 2 + x 2​​3.4%3.366 ± 0.007%
تاوτ −− 1 / 2 + x​​x( − 1 / 2 + x ) 2 + x 2​​3.4%3.367 ± 0.008%
الهادرونات69.2%69.91 ± 0.06%
الكواركات من النوع السفليد ، س ، ب- 1/2 + 1/3 س​​​​​​​​١/٣ ×​​​​3 ( − 1 / 2 + 1 / 3 x ) 2 + 3 ( 1 / 3 x ) 2​​​15.2%15.6 ± 0.4%
الكواركات من النوع العلوي ( * باستثناء t )u , c+ 1 / 2 − 2 / 3 x​​​​− 2 / 3 x​​3 ( + 1 / 2 − 2 / 3 ⁠ x ) 2 + 3 ( − 2 / 3 ⁠ x ) 2​11.8%11.6 ± 0.6%

للحفاظ على اختصار الرموز، يستخدم الجدول ⁠x=الخطيئة2⁡ θw≈14{\displaystyle x=\sin ^{2}\ \theta _{\text{w}}\approx {\tfrac {1}{4}}}⁠ .

* تم استبعاد الاضمحلال المستحيل إلى زوج من الكوارك العلوي والكوارك المضاد من الجدول. [ g ]

تشير العناوين الفرعية يسارًا ويمينًا إلى الكيرالية أو "اليدوية" للفيرميونات. [ f ]

في عام 2018، رصد فريق CMS التعاوني أول اضمحلال حصري لبوزون Z  إلى ميزون ψ وزوج من الليبتون والمضاد لليبتون . [ 26 ]

انظر أيضاً

الحواشي

  1. بما أن النيوترينوات لا تتأثر بالقوة النووية القوية ولا بالقوة الكهرومغناطيسية ، وبما أن قوة الجاذبية بين الجسيمات دون الذرية ضئيلة، فإنه بالاستنتاج (أو الاستدلال بالاستقراء ) ، لا يمكن أن يحدث هذا التفاعل إلا عبر القوة النووية الضعيفة. ولأن هذا الإلكترون لا يُخلق من نيوكليون (تبقى النواة كما هي)، والإلكترون المغادر لا يتغير إلا بالدفعة التي يمنحها النيوترينو، فلا بد أن يكون هذا التفاعل بين النيوترينو والإلكترون بوساطة بوزون متعادل كهرومغناطيسيًا، مسؤول عن القوة النووية الضعيفة . وبالتالي، بما أنه لا يوجد ناقل قوة متعادل آخر معروف يتفاعل مع النيوترينو، فلا بد أن يكون التفاعل المرصود قد حدث عن طريق تبادل جسيم Z₀ بوزون.
  2. ↑ ومع ذلك، انظر التيار المحايد المغير للنكهة للحصول على تخمين مفاده أن تبادل Z النادر قد يتسبب في تغيير النكهة.
  3. 1 2 تنبأالفيزيائي البرازيلي خوسيه ليتي لوبيز بوجود بوزونات Z لأول مرة عام 1958، [ 6 ] وذلك بوضع معادلة تُظهر تشابه التفاعلات النووية الضعيفة مع الكهرومغناطيسية. وفي وقت لاحق، استخدم ستيف واينبرغ وشيلدون غلاشو وعبد السلام هذه النتائج لتطوير التوحيد الكهروضعيف، [ 7 ] عام 1973. 
  4. ↑ تحديدًا: W −→ ليبتون مشحون + مضاد نيوترينو W +→ مضاد اللبتون المشحون + النيوترينو
  5. ↑ يمكن كتابة كل عنصر في عمود الليبتونات على شكل ثلاثة اضمحلالات، على سبيل المثال، بالنسبة للصف الأول، على النحو التالي: e +ν 1 , e +ν 2 , e +ν 3 ، لكل حالة ذاتية لكتلة النيوترينو، مع عرض اضمحلال يتناسب مع ⁠|يوe1|2{\displaystyle \vert U_{\text{e1}}\vert ^{2}}،​​|يوe2|2{\displaystyle \vert U_{\text{e2}}\vert ^{2}}،​​|يوe3|2{\displaystyle \vert U_{\text{e3}}\vert ^{2}}( عناصر مصفوفة PMNS )، لكن التجارب الحالية التي تقيس الاضمحلالات لا تستطيعالتمييز بين الحالات الذاتية لكتلة النيوترينو: فهي تقيس عرض الاضمحلال الكلي لمجموع العمليات الثلاث.
  6. في النموذج القياسي، لا وجود للنيوترينوات اليمينية (ولا للنيوترينوات المضادة اليسارية)؛ ومع ذلك، تسمح بعض التوسعات التي تتجاوز النموذج القياسي بوجودها. إذا وُجدت، فإن جميعها تمتلك عزمًا نظائريًا T³ = 0 وشحنة كهربائية Q =0، وشحنة لونية تساوي صفرًا أيضًا . تجعلها الشحنات الصفرية جميعها "عقيمة" ، أي غير قادرة على التفاعل بواسطة القوى الضعيفة أو الكهربائية، ولا تتفاعل أيضًا بواسطة القوى القوية.    
  7. ↑ كتلة الكوارك t بالإضافة إلى t أكبر من كتلة بوزون Z  ، لذلك لا يمتلك طاقة كافية للتحلل إلىزوج من الكواركات t t .

مراجع

  1. 1 2 3 نافاس، س.؛ وآخرون  (مجموعة بيانات الجسيمات) (أغسطس 2024). "مراجعة فيزياء الجسيمات" . المراجعة الفيزيائية د . 110 (3) 030001. doi : 10.1103/PhysRevD.110.030001 .وخاصة "كتلة وعرض بوزون W"
  2. 1 2 3 نافاس، س.؛ وآخرون (مجموعة بيانات الجسيمات) (أغسطس 2024). "مراجعة فيزياء الجسيمات" . المراجعة الفيزيائية د . 110 (3) 030001. doi : 10.1103/PhysRevD.110.030001 . ، وخاصة بوزونات Gauge و Higgs خطأ في الاستشهاد: تم تعريف المرجع المسمى "PDG2024Z" عدة مرات بمحتوى مختلف (انظر صفحة المساعدة ).
  3. ↑ واينبرغ، ستيفن (1967). "نموذج للبتونات" (ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 19 (21): 1264-1266 . رمز Bibcode : 1967PhRvL..19.1264W . doi : 10.1103/physrevlett.19.1264 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 12 يناير 2012.— ورقة توحيد القوى الكهروضعيفة.
  4. ↑ واينبرغ ، ستيفن (1993). أحلام نظرية نهائية: البحث عن القوانين الأساسية للطبيعة . دار فينتج للنشر. ص 94. ISBN  978-0-09-922391-7.
  5. ↑ ساسكيند، ليونارد؛ فريدمان، آرت؛ ساسكيند، ليونارد (2017). النسبية الخاصة ونظرية الحقل الكلاسيكية: الحد الأدنى النظري . الحد الأدنى النظري / ليونارد ساسكيند وآرت فريدمان ( الطبعة الأولى). نيويورك: بيسيك بوكس. ISBN  978-0-465-09334-2.
  6. ↑ لوبيز، ج. ليتي (سبتمبر 1999). "أربعون عامًا على المحاولة الأولى لتوحيد القوى الكهروضعيفة والتنبؤ بالبوزون المحايد الضعيف" . المجلة البرازيلية للفيزياء . 29 (3): 574-578 . Bibcode : 1999BrJPh..29..574L . doi : 10.1590/S0103-97331999000300024 . ISSN 0103-9733 . 
  7. 1 2 "جائزة نوبل في الفيزياء 1979" . مؤسسة نوبل .
  8. ↑ "اكتشاف التيارات المحايدة الضعيفة" . مجلة سيرن كورير. 3 أكتوبر 2004. مؤرشف من الأصل في 7 مارس 2017.
  9. ↑ "مجموعة تعاون UA2" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2013-06-04 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 2009-06-22 .
  10. ↑ «جائزة نوبل في الفيزياء 1984» (بيان صحفي). مؤسسة نوبل.
  11. 1 2 أموروسو، سيمون؛ أنداري، نانسي؛ بارتر، ويليام؛ بيندافيد، جوش؛ بونكامب، مارتن؛ فاري، ستيفن؛ غرونوالد، مارتن؛ هايز، كريس؛ هنتر، روس؛ كريتزشمار، يان؛ لوبتون، أوليفر؛ بيلي، مارتينا؛ ميغيل راموس بيرناس؛ توخمينغ، بوريس؛ فيسترينين، ميكا؛ فيتشيني، أليساندرو؛ وانغ، تشين؛ شو، مينغلين (18 أغسطس 2023). "توافق ودمج قياسات كتلة بوزون W العالمية" . المجلة الأوروبية للفيزياء C. 84 ( 5): 451. arXiv : 2308.09417 . Bibcode : 2024EPJC...84..451L . doi : 10.1140/epjc/s10052-024-12532-z . PMC 11541375 . PMID 39512385 .  
  12. ↑ PA Zyla et al. (مجموعة بيانات الجسيمات)، Prog. Theor. Exp. Phys. 2020، 083C01 (2021) وتحديث 2021. https://pdg.lbl.gov/2021/reviews/rpp2021-rev-w-mass.pdf
  13. ↑ ويول، جينيل (8 أبريل 2022). "النموذج القياسي للفيزياء يواجه تحديًا من خلال أدق قياس لجسيم بوزون W حتى الآن" . هيئة الإذاعة الأسترالية . تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2022 .
  14. ↑ وود، تشارلي (7 أبريل 2022). "جسيم تم قياسه حديثًا يبدو ثقيلًا بما يكفي لكسر قوانين الفيزياء المعروفة" . مجلة كوانتا . تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2022 .
  15. ↑ مارك، تريسي (7 أبريل 2022). "فريق التعاون في مشروع CDF في مختبر فيرميلاب يعلن عن أدق قياس على الإطلاق لكتلة بوزون W، والذي يتعارض مع النموذج القياسي" . فيرميلاب . تم الاطلاع عليه في 8 أبريل 2022 .
  16. ↑ شوت، ماتياس (2022-04-07). "هل اكتشفنا أخيرًا فيزياء جديدة مع أحدث قياس لكتلة بوزون W؟" . الفيزياء، الحياة وكل ما عدا ذلك . تم الاسترجاع في 2022-04-09 .
  17. ↑ أويليت، جينيفر (24 مارس 2023). "قيمة جديدة لأبعاد كتلة بوزون W تشير إلى فيزياء تتجاوز النموذج القياسي بحلول عام 2022" . آرس تكنيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 مارس 2023 .
  18. ↑ "تحسين قياس كتلة بوزون W باستخدام تصادمات البروتون-بروتون عند طاقة √s = 7 تيرا إلكترون فولت مع كاشف ATLAS" . تجربة ATLAS . CERN. 22 مارس 2023. تاريخ الاسترجاع: 26 مارس 2023 .
  19. ↑:0خطأ في الاستشهاد: تم استدعاء المرجع المسمى ولكن لم يتم تعريفه مطلقًا (انظر صفحة المساعدة ).
  20. ↑ م. غرونيفالد (جامعة دبلن) و أ. غورتو (سيرن؛ معهد تاتا للبحوث الأساسية، مومباي) (PDG أبريل 2024) كتلة وعرض بوزون W ؛ https://pdg.lbl.gov/2024/reviews/rpp2024-rev-w-mass.pdf
  21. ↑ تعاون CMS (17 سبتمبر 2024). "قياس كتلة بوزون W في تصادمات البروتون-بروتون عند √s = 13 TeV" . خادم وثائق CMS . 
  22. ↑ "تجربة CMS تُقدّم أدق قياس لكتلة بوزون W في مصادم الهادرونات الكبير | تجربة CMS" . cms.cern . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-09-20 .
  23. ↑ «نتائج جديدة من تجربة CMS تُنهي لغز كتلة بوزون W | مجلة التناظر» . www.symmetrymagazine.org . 17-09-2024 . تاريخ الاطلاع: 20-09-2024 .
  24. ↑ بيرينجر، ج.؛ وآخرون ( مجموعة بيانات الجسيمات ) (2012). "بوزونات القياس وبوزونات هيغز" (ملف PDF) . مجلة Physical Review D. مراجعة فيزياء الجسيمات 2012. 86 (1): 1. Bibcode : 2012PhRvD..86a0001B . doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 20 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أكتوبر 2013 . 
  25. ↑ أمسلر، سي.؛ وآخرون ( مجموعة بيانات الجسيمات ) (2010). PL B667، 1 (2008)، وتحديث جزئي لعام 2009 (ملف PDF) (تقرير) ( طبعة 2010). بيركلي، كاليفورنيا: مختبر لورانس بيركلي الوطني . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 5 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مايو 2010 .   
  26. ↑ سيرونيان، أ.ف.م.؛ وآخرون ( مجموعة CMS ) (2018). "رصد اضمحلال Z → ψ ℓ+ ℓ− في تصادمات البروتون -بروتون عند √s = 13 TeV " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 121 (14) 141801. arXiv : 1806.04213 . doi : 10.1103/PhysRevLett.121.141801 . PMID 30339440. S2CID 118950363 .