首页 >
W玻色子
✍ dations ◷ 2025-04-25 03:37:02 #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
- 抗体酶抗体酶(Abzyme)也称催化性抗体,是具有催化活性的单克隆抗体。它是抗体的高度特异性与酶的高效催化性的结合产物,其实质是一类在可变区赋予了酶活性的免疫球蛋白。抗体酶的历史可
- 赫拉克利特赫拉克利特(希腊语:Ἡράκλειτος,前540年-前480年),古希腊哲学家,爱菲斯学派(英语:Ephesian school)的创始人。生于以弗所一个贵族家庭,相传他生性忧郁,被称为“哭的哲学人”(Wee
- 宫颈糜烂宫颈柱状上皮异位(cervical ectropion,也译作宫颈柱状上皮外翻,过去被错误地称作宫颈糜烂),是生理期出现的宫颈的柱状上皮外翻的生理现象。虽然宫颈柱状上皮异位并非异常,但它很难
- 分析哲学分析哲学(英语:analytic philosophy或analytical philosophy)可包含两个意思:一个是指20世纪初期出现的,具有特定目的和方法的哲学研究。另外它还指当今研究哲学的一种“风格”或
- 苏美尔语幼发拉底河 · 底格里斯河乌鲁克 · 乌尔 · 埃利都 启什 · 拉格什 · 尼普尔 阿卡德帝国 · 库提 乌尔第三王朝 · 伊辛第一王朝 · 拉尔萨 · 伊辛第二王朝古巴比
- 波你尼波你尼(IAST:Pāṇini;天城文:पाणिनि,意思是“波你人的后代”)是来自古代南亚健驮逻现在巴基斯坦地区的古代梵语文法家。(fl. 公元前4世纪)。他著名于对梵语语法学的贡献,特别
- 比重比重(Specific gravity)是一物体或者气体密度与同温同压下水或者空气的密度之间的比值,为一个无量纲量。比重若大于1,在水中会沉下,反之若小于1,则可以浮在水上。比重会因参考物的
- 香香部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214个部首中的第一百八十六个(九划的则为第十一个)。就繁体和简体中文中,香部归于九划部首。香部只以左方、下方为部字。且无其他部首可用
- 台北田径场台北田径场(英语:Taipei Municipal Stadium)原名台北市立体育场,是位于台湾台北市松山区的体育场,座落于北宁路、南京东路与八德路、敦化北路之间,管理机构为台北市政府体育局。现
- 悬崖悬崖是角度垂直或接近角度垂直的暴露岩石,是一种被侵蚀、风化的地形。悬崖常见于海岸、河岸、山区及断崖(escarpment)里,瀑布的支流常常流经。悬崖的地质多属火成岩(例如花岗岩及