Դիտել W- և Z-բոզոններ էջի վիքիկոդը

{{Տեղեկաքարտ Տարրական Մասնիկ
 | անուն = W<sup>±</sup> բոզոն,  Z<sup>0</sup> բոզոն
 | պատկեր =
 | Վերնագիր = 
 | Կազմություն = [[Տարրական մասնիկ]]
 | Դասակարգում = [[Տրամաչափային բոզոն]]
 | Վիճակագրություն = [[Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրություն|Բոզոնային]]
 | Փոխազդեցություն = [[Թույլ փոխազդեցություն]]
 | Տեսակների քանակ = 3
 | Հակամասնիկ = 
 | Տեսություն = [[Շելդոն Գլեշոու|Գլեշոու]], [[Սթիվեն Վայնբերգ|Վայնբերգ]], [[Աբդուս Սալամ|Սալամ]] (1968)
 | Հայտնագործում = [[UA1]] և [[UA2]] համագործակցություններ, [[ՑԵՌՆ]], 1983
 | Նշանակում = 
 | Զանգված = W՝ 80.385±0.015 ԳէՎ<ref name="Beringer2012">{{Cite journal |author=J. Beringer et al. |year=2012 |title=2012 Review of Particle Physics - Gauge and Higgs Bosons |url=http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-w-boson.pdf |journal=Physical Review D |volume=86 |page=1 |doi=10.1103/PhysRevD.86.010001}}</ref> <br> Z՝ 91.1876±0.0021 ԳէՎ<ref name="Beringer2012" /><ref>{{Cite web |title=Review of Particle Physics |url=http://pdg.lbl.gov/2013/reviews/rpp2013-rev-w-mass.pdf}}</ref>
|Տրոհման լայնություն= W՝ 2.085±0.042 ԳէՎ/c<sup>2</sup><ref name="Beringer2012" /> <br> Z՝ 2.4952±0.0023ԳէՎ/c<sup>2</sup><ref name="Beringer2012" />
 | Կյանքի տևողություն = 
 | Էլեկտրական լիցք = W՝ ±1&nbsp;[[տարրական լիցք|e]]<br> Z՝ 0&nbsp;e
 | Սպին = 1
 | Սպինային վիճակների թիվ = 
 | Զույգություն = 
}}

'''''W''- և ''Z''-բոզոններ''', [[տարրական մասնիկներ]], որոնցով պայմանավորված է [[թույլ փոխազդեցություն]]ը։ Բացահայտվել են [[ՑԵՌՆ]]-ում, [[1983]] թվականին։ W և Z բոզոնների գոյության փորձնական հաստատումը համարվում է [[տարրական մասնիկների ֆիզիկա]]յի [[ստանդարտ մոդել]]ի ամենակարևոր հաջողություններից մեկը։

W-մասնիկն այդպես կոչվել է թույլ փոխազդեցության առաջին տառից (անգլ. ''Weak'') ։ Z-մասնիկն իր անվանումն ստացել է պայմանավորված Z-բոզոնի զրո (անգլ. ''Zero'') [[էլեկտրական լիցք]] ունենալու հանգամանքով։

== Հիմնական հատկությունները ==
W-բոզոնները երկու տիպի են՝ +1 և −1 էլեկտրական լիցքով (տարրական էլեկտրական լիցքի միավորներով). W<sup>+</sup> բոզոնը W<sup>−</sup>-ի [[հակամասնիկ]]ն է, Z-բոզոնը (կամ Z<sup>0</sup>) էլեկտրականապես չեզոք է և ինքին իր հակամասնիկն է։ Բորոր այս մասնիկների կյանքի տևողությունը շատ կարճ է՝ մոտ 3{{e|−25}} վայրկյան

Այս [[բոզոն]]ները ծանր տարրական մասնիկներից են։ W<sup>±</sup>-ն իր 80.4 ԳէՎ/c<sup>2</sup> զանգվածով և Z<sup>0</sup>-ն իր 91.2 ԳէՎ/c<sup>2</sup> զանգվածով գրեթե 100 անգամ ծանր են [[պրոտոն]]ից և մոտ են համապատասխանաբար [[ռուբիդիում]]ի և [[տեխնեցիում]]ի [[ատոմներ]]ին։ Այս բոզոնների [[զանգված]]ը շատ կարևոր է թույլ փոխազդեցությունը հասկանալու համար, քանի որ սահմանափակում է թույլ փոխազդեցության ազդեցության շառավիղը։ [[Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն|Էլեկտրամագնիսական ուժերը]], հակառակը, ազդեցության անվերջ շառավիղ ունեն, քանի որ նրանց կրող բոզոնը՝ [[ֆոտոն]]ը, զանգված չունի։

Այս բոլոր երեք բոզոնների [[սպին]]ը 1 է։

W<sup>+</sup> կամ W<sup>−</sup> բոզոն առաքելը կարող է կամ 1 միավորով մեծացնել, կամ 1 միավորով փոքրացնել առաքող մասնիկի էլեկտրական լիցքը և 1 միավորով փոխել սպինը։ Միևնույն ժամանակ W-բոզոնը կարող է փոխել մասնիկի [[սերունդ (ֆիզիկա)|սերունդը]], օրինակ՝ [[s-քվարկ|տարօրինակ քվարկը]] վերածել [[u-քվարկ|վերև-քվարկի]]։ Z<sup>0</sup> բոզոնը չի կարող փոխել ոչ էլեկտրական լիցքը, ոչ մի ուրիշ լիցք ([[տարրական մասնիկների տարօրինակություն|տարօրինակություն]], [[տարրական մասնիկների հմայք|հմայք]] և այլն), կարող է փոխել միայն սպինը և իմպուլսը, այնպես որ այն երբեք չի փոխում իրեն առաքող մասնիկի սերունդը կամ [[տարրկան մասնիկների բույր|բույրը]] (տես [[չեզոք հոսանք]])։

== Թույլ փոխազդեցություն ==
[[Պատկեր:Beta Negative Decay.svg|thumb|right|280px|[[Գեյնմանի դիագրամ]]ը [[նեյտրոնի բետա-տրոհում|նեյտրոնի բետա-տրոհման]] համար։ Ծանր W-բոզոնի միջոցով նեյտրոնը տրոհվում է [[պրոտոն]]ի, [[էլեկտրոն]]ի և [[էլեկտրոնային հականեյտրինո]]յի։]]
W- և Z-բոզոնները թույլ փոխազդեցությունը պայմանավորող մասնիկներն են, ինչպես [[ֆոտոն]]ը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը պայմանավորող մասնիկն է։ W-բոզոնը կարևոր դեր ունի միջուկային [[բետա-տրոհում|բետա-տրոհման]] մեջ։ Օրինակ, դիտարկենք [[կոբալտ]]ի Co<sup>60</sup> իզոտոպի բետա-տրոհումը, որը [[գերնոր աստղեր]]ի բռնկման ժամանակ ընթացող կարևոր պրոցես է.

: <math>{}^{60}_{27}\hbox{Co}\to{}^{60}_{28}\hbox{Ni}+\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>։

Այս ռեակցիային մասնակցում է Co<sup>60</sup>-ի ոչ թե ամբողջ միջուկը, այլ՝ նեյտրոններից միայն 33-ը։ Նեյտրոնը փոխակերպվում է պրոտոնի՝ ճառագայթելով [[էլեկտրոն]] (որն այստեղ կոչվում է [[բետա-մասնիկ]]) և էլեկտրոնային [[հականեյտրինո]].

: <math>\hbox{n}\to \hbox{p}+\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>։

Այստեղ ևս նեյտրոնն ինքը ոչ թե տարրական, այլ բաղադրյալ մասնիկ է, կազմված [[u-քվարկ|վերև-քվարկից]] և երկու [[d-քվարկ|ներքև-քվարկներրից]] (''udd'')։ Այնպես որ իրականում բետա տրոհմանը մասնակցնում է d-քվարկներից միայն մեկը, որը փոխակերպվում է u-քվարկի, որպեսզի ձևավորվի պրոտոն (''uud'')։ Այսպիսով ամենահիմնանար մակարդակում թույլ փոխազդեցությունը պարզապես փոխում է մեկ քվարկի [[բույր (ֆիզիկա)|բույրը]].

: <math>\hbox{d}\to\hbox{u}+\hbox{W}^- \,</math>

ինչին անմիջապես հետևում է ''W<sup>−</sup>'' բոզոնի տրոհումը՝

: <math>\hbox{W}^-\to\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>։

Z-բոզոնի բոլոր քվանտային թվերը մեկ են, քանի որ նա ինքն իր հակամասնիկն է (այսպես կոչված [[իսկապես չեզոք մասնիկներ]])։ Հետևաբար, Z-բոզոնի փոխանակությունը մասնիկների միջև, որը կոչվում է [[չեզոք հոսանք]]ների փոխազդեցություն, չի փոխում փոխազդող մասնիկներին։ Ի տարբերություն բետա-տրոհման, չեզոք հոսանքների փոխազդեցության դիտարկումը պահանջում է այնպիսի հսկայական ֆինանսական ներդրումներ [[լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչներ|մասնիկների արագացուցիչներում]] և [[տարրական մասնիկների դետեկտորներ|դետեկտորներում]], որը հնարավոր է միայն աշխարհի [[բարձր էներգիաների ֆիզիկա]]յի մի քանի լաբորատորիաներում։

== W- և Z-բոզոնների կանխատեսումը ==
[[Պատկեր:Kaon-box-diagram.svg|thumb|left| W- բոզոնների զույգի փոխանակությունը պատկերող Ֆեյնմանի դիագրամ։ Սա չեզոք [[կաոն]]ների օսցիլյացիայի ստանդարտ սխեման է։]]
1950-ական թվականներին [[քվանտային էլեկտրադինամիկա]]յի տպավորիչ հաջողություններին հաջորդեցին թույլ փոխազդեցության համար ևս այդպիսի տեսություն կառուցելու փորձերը։ Դա հաջողվեց [[1968]] թվականին՝ էլեկտրամագնիսականության և թույլ փոխազդեցության ընդհանուր տեսությունների կառուցումով, ինչը իրականացրեցին [[Շելդոն Գլեշոու]]ն, [[Սթիվեն Վայնբերգ]]ը և [[Աբդուս Սալամ]]ը։ Դրա համար նրանք համատեղ ստացան [[ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ]]ը 1979 թ.<ref name=nobel79>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/index.html The Nobel Prize in Physics 1979] {{ref-en}}</ref>։ Նրանց [[էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսություն]]ը կանխատեսում էր ոչ միայն W-բոզոնը, որն անհրաժեշտ էր բետա-տրոհումը բացատրելու համար, այլև նոր Z-բոզոնը, որը մինչ այդ երբևէ չէր դիտվել։

Փաստը, որ W- և Z-բոզոններն ունեն զանգված՝ ի տարբերություն ֆոտոնի, էլեկտրաթույլ տեսության զարգացման գլխավոր խոչընդոտն էր։ Այս մասնիկները ճշգրիտ նկարագրվում են SU(2) տրամաչափային սիմետրիայով, սակայն [[տրամաչափային տեսություն|տրամաչափային տեսության]] բոզոնները պետք է զանգված չունենան։ Այսպես, ֆոտոնը առանց զանգվածի բոզոն է, քանի որ [[քվանտային էլեկտրադինամիկա|էլեկտրամագնիսականությունը]] նկարագրվում է U(1) տրամաչափային սիմետրիայով։ Պետք է մի մեխանիզմ, որը կխախտի ''SU''(2) սիմետրիան՝ ընթացքում զանգված հաղորդելով W- և Z-բոզոններին։ Մի բացատրություն՝ [[Հիգսի մեխանիզմ]]ը, առաջարկեց [[Պիտեր Հիգս]]ը 1960-ականների վերջին։ Այն կանխատեսում էր ևս մեկ նոր մասնիկի՝ [[Հիգսի բոզոն]]ի գոյությունը։

Թույլ փոխազդեցության SU(2) տրամաչափային տեսությանը, էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության և Հիգսի մեխանիզմի համակցումը հայտնի է [[Գլեշոու-Վայնբերգ-Սալամի մոդել]] անունով։ Այժմ դա տարրական մասնիկների ֆիզիկայի [[ստանդարտ մոդել]]ի սյուներից մեկն է։

== W- և ''Z''-բոզոնների փորձնական բացահայտումը ==
[[Պատկեր:CERN-20060225-24.jpg|thumb|right|250px|ՑԵՌՆ-ի «Գարգամել» [[բշտիկային խցիկ]]ը]]
W- և Z-բոզոնների բացահայտումը ՑԵՌՆ-ի պատմության ամենահաջողակ էջերից է։ Սկզբում, 1973 թ., անցկացվեցին էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսությամբ կանխատեսված չեզոք հոսանքների դիտարկումներ։ «[[Գարգամել]]» վիթխարի [[բշտիկավոր խցիկ|բշտկավոր խցիկում]], որը լուսավորվում էր արագացուցիչից նեյտրինոների փնջով, լուսանկարվեցին մի քանի էլեկտրոնների հետքեր, որոնք հանկարծ սկսել էին շարշվել ասես իրենք իրենց։ Այս երևույթը մեկնաբանվեց որպես [[նեյտրինո]]յի և էլեկտրոնի փոխազդեցություն անտեսանելի Z-բոզոնի փոխանակության միջոցով։ Նեյտրինոն նույնպես շատ դժվար է դետեկտել, այնպես որ միակ դիտելի էֆեկտը փոխազդեցությունից հետո էլեկտրոնի ստացած իմպուլսն է։

Իրենց՝ W- և Z-բոզոնների հայտնաբերմանը պետք էր սպասել, քանի դեռ հնարավոր չէր դարձել դրանց ստեղծման համար բավականաչափ հզոր արագացուցիչների կառուցումը։ Այդպիսի առաջին մեքենան [[սուպեր-պրոտոնային սինքրոտրոն]]ն էր (ՍՊՍ), որի միջոցով [[Կառլո Ռուբիա]]ն և [[Սիմոն վան դեր Մեեր]]ը մի շարք փորձերում ստացան W-բոզոնների գոյության աներկմիտ ապացույցներ։ Ինչպես բարձր էներգիայի ֆիզիկայի մյուս փորձերում, այս փորձերը ևս ([[UA1]] և [[UA2]]) բազմաթիվ մարդկանց աշխատանքի արդյունք էին։ W-բոզոնը հայտնաբերելուց (1983 թվականի հունվարին) մի քանի ամիս անց բացահայտվեց Z-բոզոնը (1983 թվականի մայիս)։ Ռուբիան և վան դեր Մեերը իրենց հայտհագործությունից քմիսներ անց՝ 1984 թվականին [[Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ]] ստացան<ref name=nobel84>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1984/ The Nobel Prize in Physics 1984] {{ref-en}}</ref>, ինչը արտառոց քայլ էր սովորաբար պահպանողական Նոբելյան ֆոնդի կողմից։

== Բոզոնների տրոհման կանալները ==
{| class="standard"
 !colspan="2" |''W''-բոզոն<ref name="Beringer2012" /><ref name=conjug>Համապատասխան հակամասնիկների տրոհումները ստացվում են բերված տրոհումների լիցքային համալուծությունից։</ref>
 |-
 !Տրոհման կանալ
 !Հավանականություն
 |-
 |<math>W^+ \rightarrow e^+ + \nu</math>
 |10,75 %
 |-
 |<math>W^+ \rightarrow \mu^+ + \nu</math>
 |10,57 %
 |-
 |<math>W^+ \rightarrow \tau^+ + \nu</math>
 |11,25 %
 |-
 |[[հադրոններ]]
 |67,60 %
 |}
Z-բոզոնը 69.91 % հավանականությամբ տրոհվում է հադրոնների. լեպտոնների և հակալեպտոնների տրոհվելու հավանականությունը 10.10 % է<ref name="Beringer2012" />։

== Բոզոնների առաջացումը ==
2014 թ. [[ATLAS գիտափորձ|ATLAS համագործակցությունը]] հայտնեց W-բոզոնների զույգի ծնունդի մասին<ref>{{Cite web |title=Парное рождение W-бозонов: новые результаты и новые объяснения |url=http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432290 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20140809182916/http://elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432290 |archive-date=2014 թ․ օգոստոսի 9 |accessdate=2015 թ․ մարտի 1}}</ref>։

== Տես նաև ==
* [[Ստանդարտ մոդել]]
* [[Տրամաչափային բոզոն]]

== Ծանոթագրություններ ==
{{ծանցանկ}}

== Արտաքին հղումներ ==
* [http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-w-boson.pdf ''W''-բոզոնի հատկությունների բերված աղյուսակը] Particle Data Group կայքում {{ref-en}}
* [http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-z-boson.pdf ''Z''- բոզոնի հատկությունների բերված աղյուսակը] Particle Data Group կայքում {{ref-en}}
* [http://intranet.cern.ch/Chronological/Announcements/CERNAnnouncements/2003/09-16WZSymposium/Courier/HeavyLight/Heavylight.html ''W'' և ''Z''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050416075202/http://intranet.cern.ch/Chronological/Announcements/CERNAnnouncements/2003/09-16WZSymposium/Courier/HeavyLight/Heavylight.html |date=2005-04-16 }}, [[ՑԵՌՆ]]-ի էջ {{ref-en}}
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/expar.html#c4 W և Z մասնիկները Hyperphysics կայքում] {{ref-en}}
* [http://www.everything2.com/index.pl?node=Z%20particle Z մասնիկը Everything2 կայքում] {{ref-en}}

{{մասնիկներ}}

[[Կատեգորիա:Բոզոններ]]
[[Կատեգորիա:Ստանդարտ մոդել]]
[[Կատեգորիա:Տարրական մասնիկների ֆիզիկա]]