Bosones W y Z | grupo de partículas elementales

Nombramiento

Los bosones W reciben su nombre de la fuerza débil de la que son responsables. La fuerza débil es la que los físicos creen que es responsable de la descomposición de algunos elementos radiactivos, en forma de desintegración beta. A finales de los años 70, los científicos consiguieron combinar las primeras versiones de la fuerza débil con el electromagnetismo, y la llamaron fuerza electrodébil.

 

Creación de bosones W y Z

Sólo se sabe que los bosones W y Z se crean con la desintegración beta, que es una forma de desintegración radiactiva.

Decaimiento Beta

La desintegración beta se produce cuando hay muchos neutrones en un átomo. El diagrama simplificado indica que el neutrón corresponde a un protón y a un electrón. Cuando hay demasiados neutrones en el núcleo de un átomo, un neutrón se dividirá y formará un protón y un electrón. El protón se queda donde está y el electrón será lanzado fuera del átomo. La radiación beta resultante es perjudicial para los seres humanos.

Se cree que la fuerza débil es capaz de cambiar el sabor de un quark. Por ejemplo, cuando cambia un quark down de un neutrón en un quark up, la carga del neutrón se convierte en +1, ya que tendría la misma disposición de quarks que un protón. El neutrón de tres quarks con una carga de +1 ya no es un neutrón después de esto, ya que cumple todos los requisitos para ser un protón. Por lo tanto, la desintegración beta hará que un neutrón se convierta en un protón (junto con algunos otros productos finales).

Decaimiento del bosón W

Cuando un quark cambia de sabor, como ocurre en la desintegración beta, libera un bosón W. Por término medio, los bosones W sólo duran 3x10^-25 segundos antes de desintegrarse en otras partículas, razón por la que no los habíamos descubierto hasta hace menos de medio siglo. Sorprendentemente, los bosones W tienen una masa de unas 80 veces la de un protón. Tenga en cuenta que el neutrón del que procede tiene casi el mismo peso que el protón. En el mundo cuántico, no es raro que una partícula más masiva provenga de una partícula menos masiva; la masa extra proviene de la energía almacenada a través de la famosa fórmula de Einstein, E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}. . Una vez transcurridos los 3x10^-25 segundos, un bosón W decae en un electrón y un neutrino. Como los neutrinos rara vez interactúan con la materia, podemos ignorarlos a partir de ahora. El electrón es impulsado fuera del átomo a gran velocidad. El protón producido por la desintegración beta permanece en el núcleo del átomo y eleva el número atómico en uno.

Decaimiento del bosón Z

Los bosones Z también están previstos en el Modelo Estándar de la física, que predijo con éxito la existencia de los bosones W. Los bosones Z se descomponen en un fermión y su antipartícula, que son partículas como los electrones y los quarks que tienen un espín en unidades de la mitad de la constante de plancha reducida.

 
Este es un diagrama de la desintegración beta. "udd" y "n" se refieren a un neutrón, formado por un quark up y dos quarks down. "udu" y "p" se refieren a un protón, formado por dos quarks up y un quark down. W– se refiere a un bosón W– , que decae en un e– (electrón) y en un ve con una línea encima (un antineutrino electrónico). "t" se refiere al tiempo.