W-玻色子

W-玻色子

W-玻色子(W-boson)是種向量玻色子。

簡介


W-玻色子分W、W兩類,互為反粒子,是弱相互作用:
(其中每邊總電荷,lepton數,baryon數)
1979年頒發給阿卜杜勒·薩拉姆和1984年CarloRubbia的諾貝爾物理學獎都指向W-玻色子的發現。

反粒子


反粒子是相對於正常粒子而言的,它們的質量、壽命、自旋都與正常粒子相同,但是所有的內部相加性量子數(比如電荷、重子數、奇異數等)都與正常粒子大小相同、符號相反。有一些粒子的所有內部相加性量子數都為0,這樣的粒子叫做純中性粒子,反粒子就是它本身,比如光子、π介子等。並不是粒子物理學中的每種粒子都有這種意義上的反粒子,中微子就沒有反粒子,反中微子的定義與此不同。
反粒子的概念首先是1928年由英國物理學家狄拉克在他的空穴理論中提出的。1932年在宇宙射線中發現了正電子,證實了狄拉克的預言。1956年美國物理學家歐文·張伯倫Owen Chamberlain)在勞倫斯-伯克利國家實驗室發現了反質子。進一步的研究發現,狄拉克的空穴理論對玻色子不適用,因而不能解釋所有的粒子和反粒子。根據量子場論,粒子被看作是場的激發態,而反粒子就是這種激發態對應的復共軛激發態。
如果反粒子按照通常粒子那樣結合起來就形成了反原子。由反原子構成的物質就是反物質

弱相互作用


弱相互作用(又稱 弱力或 弱核力)是自然的四種基本力中的一種,其餘三種為強核力、電磁力及萬有引力次原子粒子放射性衰變就是由它引起的,恆星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱相互作用會影響所有費米子,即所有自旋為半奇數的粒子。
在粒子物理學的標準模型中,弱相互作用的理論指出,它是由W及Z玻色子的交換(即發射及吸收)所引起的,由於弱力是由玻色子的發射(或吸收)所造成的,所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變,它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定,由於Z及W玻色子比質子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做“弱”,是因為β衰變發生的概率比強相互作用低很多,表示它的一般強度比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部分粒子在一段時間后,都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外,它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種“味”之間互換。
弱力最早的描述是在1930年代,是四費米子接觸相互作用的費米理論:接觸指的是沒有作用距離(即完全靠物理接觸)。但是現在最好是用有作用距離的場來描述它,儘管那個距離很短。在1968年,電磁與弱相互作用統一了,它們是同一種力的兩個方面,現在叫弱電相互作用。
弱相互作用在粒子的β衰變中最為明顯,在由氫生產重氫和氦的過程中(恆星熱核反應的能量來源)也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變,此時碳-14通過弱相互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光,常見於超重氫照明;也造就了β伏這一應用領域(把β射線的電子當電流用)