Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα."

Θάλεια Ημέρα Κουταλιανός
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Καθιερωμένο Πρότυπο

2 W και Z μποζόνια Στη φυσική, τα W και Z μποζόνια είναι τα στοιχειώδη σωμάτια που μεταδίδουν την ασθενή αλληλεπίδραση. Η ανακάλυψή τους στο CERN το 1983 αντιμετωπίστηκε ως μια σπουδαία επιτυχία του καθιερωμένου μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής. Το σωμάτιο W ονομάστηκε έτσι από την ασθενή (weak) πυρηνική δύναμη. Το σωμάτιο Z πήρε το όνομά του με χιουμοριστικό τρόπο, καθώς θεωρούνταν το τελευταίο σωματίδιο που έμενε να ανακαλυφθεί. Μια άλλη εξήγηση έγκειται στο ότι το σωμάτιο Ζ πήρε το όνομά του από το γεγονός ότι έχει μηδενικό (zero) ηλεκτρικό φορτίο.

3 Βασικές ιδιότητες Υπάρχουν δύο είδη μποζονίων W με ηλεκτρικό φορτίο +1 και 1. Το W+ είναι το αντισωματίδιο του W. Το μποζόνιο Z (ή Z0) είναι ηλεκτρικά ουδέτερο και ταυτίζεται με το αντισωματίδιό του. Και τα τρία σωμάτια ζουν πολύ λίγο, με χρόνο ζωής γύρω στα δευτερόλεπτα. Τα μποζόνια αυτά είναι τα βαρύτερα ανάμεσα στα στοιχειώδη σωματίδια. Με μάζα 80.4 και 91.2 GeV/c2 αντίστοιχα, τα σωμάτια W και Z0 είναι σχεδόν 100 φορές βαρύτερα από το πρωτόνιο βαρύτερα από τα άτομα του σίδερου. Οι μάζες των μποζονίων αυτών είναι εξαιρετικά σημαντικές, καθώς περιορίζουν την εμβέλεια της ασθενούς πυρηνικής δύναμης.

4 Και τα τρία σωμάτια έχουν σπιν μονάδα. Η εκπομπή ενός W+ ή W μποζονίου μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει το ηλεκτρικό φορτίου του σωματιδίου που το εκπέμπει κατά 1 (σε ηλεκτρικές μονάδες) και να αλλάξει το σπιν επίσης κατά 1.

5 Η ανακάλυψη των W και Z Η ανακάλυψη των σωματιδίων W και Z αποτελεί μια μεγάλη επιτυχία του CERN. Αρχικά, το 1973, παρατηρήθηκαν οι ουδέτερες αλληλεπιδράσεις όπως αυτές προβλέπονταν από την ηλεκτροασθενή θεωρία. Φωτογραφήθηκαν οι τροχιές μερικών ηλεκτρονίων που ξαφνικά άρχιζαν να κινούνται. Αυτό ερμηνεύθηκε ως ένα νετρίνο, που αλληλεπιδρά με το ηλεκτρόνιο μέσω ανταλλαγής ενός αόρατου μποζονίου Ζ. Το νετρίνο είναι σε γενικές γραμμές μη ανιχνεύσιμο, η μόνη παρατηρήσιμη επίδραση αφορά τη μεταφορά ορμής στο ηλεκτρόνιο μέσω της αλληλεπίδρασης.

6 Η ανακάλυψη των W και Ζ έπρεπε να περιμένει την κατασκευή ενός επιταχυντή σωματιδίων αρκετά ισχυρό ώστε να τα παράγει. Το πρώτο διαθέσιμο μηχάνημα ήταν το Super Proton Synchrotron, όπου φάνηκαν καθαρά σήματα των W σωματίων τον Ιανουάριο του 1983, κατά τη διάρκεια μιας σειράς πειραμάτων από τους Κάρλο Ρουμπία (Carlo Rubbia) και Σίμον φαν ντερ Μέερ (Simon van der Meer). Το Ζ βρέθηκε από τα πειράματα αυτά λίγους μήνες αργότερα, το Μάιο του Οι Ρουμπια και φαν ντερ Μέερ τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ το 1984.

7 Κάρλο Ρουμπία- Σίμον φαν ντερ Μέερ

8 Το μποζόνιο Ζ Το μποζόνιο Ζ είναι ένα βαρύ σωματίδιο και ένας από τους φορείς της ασθενούς δύναμης. Είναι παρτενέρ των μποζονίων W+ και W-, που είναι υπεύθυνα για διαδικασίες ραδιενεργών διασπάσεων.

9 Διάσπαση του Ζ Στα 1990, επιταχυντές σωματιδίων στο κέντρο του γραμμικού επιταχυντή του Στάνφορντ και στο CERN παρήγαγαν 12 εκατομμύρια από αυτά τα μποζόνια Z σε ελεγχόμενο περιβάλλον και μελέτησαν λεπτομερώς τις διασπάσεις τους. Το Z διασπάται σε ζευγάρια όλων των ειδών κουάρκ και λεπτονίων, με εξαίρεση το υψηλό (top) κουάρκ. Τα πειράματα αυτά έλεγξαν με μεγάλη ακρίβεια την ηλεκτρασθενή θεωρία και τις ιδιότητες των κουάρκ και των λεπτονίων. Τα κουάρκ, που παράγονται από το Z, εκπέμπουν γλουόνια (τους διαδότες των ισχυρών αλληλεπιδράσεων) και συνεπώς, τα πειράματα αυτά έδωσαν υψηλής ακρίβειας πληροφορίες γι αυτά.

10 Z BOSON NAME Z BOSON SYMBOL Z^0 DISCOVERD CERN 1983 MASS 98,19 GeV CHARGE 0 SPIN 1 MEAN LIFETIME <3 x 10^(-25) INTARACT WITH WEAK FORCE STATICTS BOSONIC

11 Mποζόνιο W Το μποζόνιο W είναι ένα από τα πέντε σωματίδια που είναι υπεύθυνα για την διάδοση των δυνάμεων της φύσης. Το μποζόνιο W παρουσιάζεται με θετικό ή αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Μαζί με το ηλεκτρικά ουδέτερο Z μποζόνιο, είναι υπεύθυνα για τη δύναμη που είναι γνωστή ως ασθενής πυρηνική, η οποία είναι υπεύθυνη, μεταξύ άλλων, για κάποιες μορφές της πυρηνικής διάσπασης.

12 Tο σωματίδιο W μπορεί να αλλάξει τη φύση ενός αλληλεπιδρώντος σωματιδίου, μετατρέποντας ένα ηλεκτρόνιο σε νετρίνο ή ένα «κάτω» κουάρκ σε ένα «άνω» κουάρκ. Αυτό είναι σημαντικό για την πυρηνική σύντηξη, που δίνει ενέργεια στον ήλιο, αφού αυτή εμπεριέχει την μετατροπή πρωτονίων σε νετρόνια. Τέλος, το σωματίδιο W παρέχει το μόνο κατοχυρωμένο μηχανισμό που επιτρέπει τη διαφορετική εξέλιξη της ύλης και της αντιύλης.

14 W BOSON NAME SYMBOL W BOSON W &PLUSMINUS DISCOVERD CERN MASS CHARGE 80,385 GeV +-1 e SPIN 1 MEAN LIFETIME INTERACTS WITH STATISTICS <3 x 10^(-25) WEAK FORCE BOSONIC

Σχετικά έγγραφα

ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ W

ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟΥ W ΧΡΥΣΑΝΘΗ ΜΟΝΗ Α.Ε.Μ. : 12679 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 17/05/11 Τι είναι και πότε ανακαλύφθηκε το μποζόνιο W Το μποζόνιο Wείναι ένα από τα στοιχειώδη σωμάτια που μεταδίδουν την ασθενή