首页 >
W玻色子
✍ dations ◷ 2025-06-06 20:17:54 #W玻色子
在物理学中,W及Z玻色子(boson)是负责传递弱核力的基本粒子。它们是1983年在欧洲核子研究组织发现的,被认为是粒子物理标准模型的一大胜利。W玻色子是因弱核力的“弱”(Weak)字而命名的。而Z玻色子则半幽默地因是“最后一个要发现的粒子”而名。另一个说法是因Z玻色子有零(Zero)电荷而得名。W玻色子有两种,分别有 +1(W+)和−1(W−)单位电荷。W+是W−的反粒子。而Z玻色子(Z0)则为电中性的,且为自身的反粒子。这三种粒子皆十分短命,其半衰期约为
3
×
10
−
25
{displaystyle 3times 10^{-25}}
秒。这些玻色子在各种基本粒子之中属重型的一类。W的质量为80.399 ± 0.023 GeV,而Z则为91.1876 ± 0.0021 GeV。它们差不多是质子质量的一百倍——比铁原子还要重。玻色子的质量是十分重要的,因其限制了弱核力的相用范围。相对地,电磁力的相用范围无限远因为光子无质量。W和Z玻色子是传递弱相互作用的媒介粒子,就像光子是传递电磁相互作用的媒介粒子一样。W玻色子在核衰变过程中担任一个重要的角色。以钴-60的β衰变为例,此反应在超新星和中子弹爆炸时是非常重要的。可是它并不需牵涉到整个钴核子,而只是它33个中子其中之一。此中子在衰变期间转变成一个质子、电子(又叫β粒子)和反电微中子:但中子和质子都只是夸克的组合(中子是“上下下”,质子是“上上下”)。中子的一粒下夸克在β衰变中受弱相互作用的影响而变成上夸克:故弱相互作用可改变夸克的“味道”(参阅费米子)。而所发出的W−粒子迅速衰变成电子和反电微中子:因Z玻色子是自己的反粒子,故它的所有量子数皆为零。交换Z玻色子是一个中性流作用(Neutral current interaction),而接收和发出玻色子的粒子除动量外什么也没变。要观测中性流作用需要在粒子加速器和粒子侦察器上作很大的投资,故目前世界上只有几所高能物理实验室拥有这些仪器。于1950年代量子电动力学的空前成功后,科学家希望为弱核力建立相似的理论。于1968年,这个论调在统一电磁力和弱核力后达到高潮。提出弱电统一的谢尔登·格拉肖、史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆因此得到1979年的诺贝尔物理学奖。他们的弱电理论不止假设了W玻色子的存在来解释β衰变,还预测有一种未被发现的Z玻色子。W和Z玻色子有质量,而光子却没有——这是弱电理论发展的一大障碍。这些粒子现时以一个SU(2) 规范理论来精确描述,但理论中玻色子必定无质量。譬如,光子无质量是因为电磁力能以一个U(1)规范理论解释。某些机制必须破坏SU(2)的对称来给予W和Z玻色子的质量。其中一个解释是由彼得·希格斯于1960年代晚期提出的希格斯机制。它预言了一种新粒子——希格斯玻色子(现今此粒子已被证实存在了)。SU(2)测量仪理论、电磁力和希格斯机制三者的组合称为格拉肖-温伯格-萨拉姆模型。它是目前广泛接受为标准模型的一大支柱。W和Z粒子的发现是欧洲核子研究组织的主要成就之一。首先,于1973年,实验观察到了弱电理论预测的中性流作用;那时加尔加梅勒的气泡室拍摄到有一些电子突然自行移动的轨迹。这些观测结果被诠释为微中子借由交换没有轨迹的Z玻色子与电子互相作用。由于微中子是侦测不到的,因此实验中只能看到电子因着交互作用而造成的动量改变。W和Z粒子要到能量够高的粒子加速器建立后才正式被发现。第一部这样的加速器是超级质子同步加速器,其中卡洛·鲁比亚和西蒙·范德梅尔在1983年一月进行的一连串实验给出了明显的W粒子证据。这些实验称作“UA1”(由鲁比亚主导)和“UA2”,且为众多人合作的努力成果。范德梅尔是加速器方面的驱策者(随机冷却)。UA1和UA2在几个月后(1983年五月)找到Z粒子。很快地鲁比亚和范德梅尔因而得到1984年的诺贝尔物理学奖,这可算是保守的诺贝尔奖基金会自成立以来相当不寻常迅速的一次。
相关
- 四技科技大学(简称科大)是中华民国高等技职教育体系的教学机构。科大的主要学制为高级中等学校考试后录取的四年制技术学院(简称四技),另一体系则是自国中毕业可就读的五年制专科学校
- 伊斯特拉语伊斯特拉语(Istriot)是罗曼语族下属的一个语言,通行于克罗地亚的伊斯特拉半岛地区,特别是罗维尼和沃德年。现在伊斯特拉语的使用者只有约400人,被列为濒危语言。伊斯特拉语曾被视
- 超重元素超重元素是指原子序数超过103(铹)的重元素。这些元素均为人工合成元素,具有高度的放射性,并且半衰期很短,非常不稳定。其中原子序位于104(
- 法国航空航天公司法国航空航天公司(法语:Aérospatiale)曾称国家航空航天工业公司(法语:Société Nationale d'Industrie Aérospatiale,SNIAS)是一家总部位于巴黎十六区的法国国有航空航天制造商,
- 内在因子n/an/an/an/an/an/an/an/an/an/a内因子(英语:intrinsic factor, IF)——又称胃内因子(gastric intrinsic factor, GIF)——是由胃的壁细胞分泌的一种糖蛋白,能与维生素B12结合成一
- 赵柏林赵柏林(1929年4月16日-),出生于辽宁辽中,中国大气科学和遥感学家,北京大学物理学院大气科学系教授。1952年毕业于清华大学气象系。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。1970-1987
- 玛丽·雪莱玛丽·沃斯通克拉夫特·雪莱(英语:Mary Wollstonecraft Shelley;婚前姓戈德温(英语:Godwin),1797年8月30日-1851年2月1日),英国著名小说家、短篇作家、剧作家、随笔家、传记作家及旅游
- 汉字文化节汉字文化节是中华民国台北市政府自2004年开始主办的一项艺文活动,旨在宣扬中国传统汉字之美,特别是台湾所使用的正体字,以应对简体字为中文书写大宗的现况。在2015年时因经费不
- 七月半七月半可以指
- 自动车汽车(英式英语:car;美式英语:automobile;美国口语:auto),即本身具有动力得以驱动,不须依轨道或电缆,得以动力行驶之车辆。广义来说,具有两轮或以上以原动机行驶之车辆,便可称为汽车;狭义