W ve Z bozonları, zayıf etkileşime aracılık eden temel parçacıklardır. Bu bozonların keşfi parçacık fiziğinin Standart Modeli için büyük bir başarının müjdecisi oldu.
(Bileşim) | Temel parçacık |
---|---|
Aile | Bozon |
Etkileşim(ler) | Zayıf etkileşim |
Teorileştirme | Glashow, Weinberg, Salam (1968) |
Keşif | UA1 ve deneyleri (1983) |
Kütle | W: 80.398±0.25 GeV/c2 Z: 91.1876±0.0021 GeV/c2 |
Elektrik yükü | W: ±1 e Z: 0 |
Spin | 1 |
W parçacığının adı, zayıf nükleer kuvvetten (İngilizce: weak nuclear force) gelir. Z parçacığı ise, yarı mizahi olarak, keşfedilmesi gereken son parçacık olarak düşünüldüğü için bu ismi alır. Konu ile ilgili bir başka açıklama ise, yükünün sıfır (zero) olmasından dolayı Z parçacığının bu şekilde isimlendirildiğini söyler.
Temel özellikler
W bozonunun iki türü +1 ve -1 elektrik yüklerine sahiptir. W + bozonu W - bozonunun antiparçacığıdır. Z bozonu (veya Z 0) elektriksel olarak yüksüzdür ve kendisinin antiparçacığıdır. Her üç parçacık da yaklaşık 3×10−25 s'lik yarı ömürleri ile çok kısa bir süre varlıklarını sürdürür. Bu yüzden bu parçacıklar dedektörü ile doğrudan gözlemlenemez, ancak bozunum ürünleri ölçülebilir.
Bu bozonlar 80,447 ± 0.042 GeV/c2 ve 91.1876 ± 0.0021 GeV/c2 kütleleri ile temel parçacıklar arasında ağır sıklet olarak nitelendirilirler. W ve Z o parçacıkları bir protona göre 100 kat daha ağırdır ve ayrıca bütün bir demir atomundan da daha ağırdır. Bu bozonların kütleleri önemlidir; çünkü bunlar zayıf nükleer kuvvetin erimini sınırlar. Elektromanyetik kuvvet sınırsız erime sahiptir; çünkü bu kuvvetin bozonu (foton) kütlesizdir.
W bozonun kütlesi LEP ve Tevatron deneyleri ile tespit edildi. Tevatron'da W bozonu başlıca kuark antikuark yokoluşu ile üretilir.
Her üç türün de spini 1'dir.
W + veya W - bozonlarının emisyonu, salımı (salınımı) yapan parçacığın elektrik yükünü 1 birim artırır veya azaltır, ayrıca spini de 1 birim değiştirir. Aynı şekilde bir W bozonu parçacığın neslini de değiştirir; örneğin garip kuarkı, yukarı kuarka dönüştürür. Z 0 parçacığın elektrik yükünü veya başka herhangi bir yükünü (acayiplik gibi) değiştirmez, sadece spin ve momentumda etkilidir. Bu yüzden o salınımı yapan parçacığın neslini veya çeşnisini asla değiştirmez.
Zayıf nükleer kuvvet
Fotonun elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı parçacığı olması gibi W ve Z bozonları da zayıf nükleer kuvvete aracılık eden taşıyıcı parçacıklardır. W bozonu radyoaktif bozunumdaki rolü ile bilinir. Örneğin süpernova patlamaları için önemli bir işlem Kobalt-60 için beta bozunumu şöyledir:
Bu reaksiyon bütün Kobalt-60 çekirdeğini kapsamaz, reaksiyon onun 33 nötronundan sadece birini etkiler. Nötron, elektron ve nötrino yayımlayarak bir protona (beta parçacığı) dönüşür.
Nötron temel parçacık değildir; bir yukarı kuark ve iki aşağı kuarkın birleşiminden oluşur (udd). Gerçekte protonun uud formuna geçiş için aşağı kuarklardan biri beta bozunumunda etkileşime girerek yukarı kuarka dönüşür. En temel seviyede zayıf kuvvet tek kuarkın çesnisini değiştirir.
Bunu W-'nin bozunumu takip eder.
Kendisinin antiparçacığı olan Z bozonunun toplam kuantum sayısı sıfırdır. Parçacıklar arasındaki Z bozonu takasına etkileşmesi adı verilir. Bu etkileşme parçacıklarda momentum transferi dışında etki bırakmaz. Beta bozunumundan farklı olarak nötral akım etkileşimlerinin gözlenmesi parçacık hızlandırıcılarında ve algılayıcılarında büyük çaplı araştırmalar gerektirir. Bu tür araştırmaların dünyada sadece birkaç yüksek enerji fiziği laboratuvarında yapılabilmesi mümkün olabilmektedir.
Öngörü
1950'lerde kuantum elektrodinamiğinin olağanüstü başarısını takip eden süreçte, denemeler zayıf nükleer kuvvete benzer bir teorinin formüle edilmesi gerektiğini gösterdi. Bu durum, 1968 civarında Sheldon Glashow, Steven Weinberg ve Abdus Salam'ın elektromanyetizma ve zayıf etkileşimin birleşik teorisini ortaya attıklarında doruğa ulaştı. Glashow, Weinberg ve Salam bu çalışmaları ile 1979'da Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüler. Onların elektrozayıf teorisi, beta bozunumunu açıklamak için W bozonuna ek olarak ayrıca henüz gözlemlenmemiş olan Z bozonunun da varolması gerektiğini öngörüyordu.
Fotonlar kütlesiz iken W ve Z bozonlarının kütle sahibi olması elektrozayıf teorinin gelişimi yönündeki büyük engellerden biriydi. Bu parçacıklar SU(2) ayar teorisi tarafından doğru bir şekilde tanımlandı, ancak gauge teorisindeki bozonlar kütlesiz olmalıydı. Bu noktada fotonlar kütlesizdir; çünkü, elektromanyetizma U(1) gauge teorisi tarafından tanımlanır. W ve Z bozonlarına kütle kazandırılabilmesi için, SU(2) simetrisinin kırılmasını sağlayacak bir mekanizma gereklidir. Açıklamalardan biri 1960'ların sonunda Peter Higgs tarafından öne sürülen, Standart Model'in öngördüğü temel parçacıklara kütle kazandırmak amacıyla tasarımlanmış olan Higgs mekanizmasıdır. Bu açıklama ayrıca yeni bir parçacık Higgs bozonunun da varlığını öngörüyor.
Zayıf etkileşimin SU(2) gauge teorisi, elektromanyetik etkileşim ve Higgs mekanizmasının kombinasyonu olarak bilinir. Model bu günlerde geniş ölçüde parçacık fiziğinin Standart Modelinin destekçisi olarak kabul görüyor. 2008 itibarı ile Fermilab ve CERN'deki yoğun araştırmalara rağmen deneysel olarak henüz doğrulanamamış olan Higgs bozonu Standart modelin temel öngörüsü olarak varlığını sürdürmektedir.
Keşif
W ve Z parçacıklarının keşfi CERN'ün büyük başarı hikâyesidir. İlk olarak 1973'te elektrozayıf teorinin tahmin ettiği gibi nötral akım etkileşimleri gözlemlendi.Gargamelle adlı dev kabarcık odası, aniden hareket etmeye başlayan birkaç elektronun izini fotoğrafladı. Bu durum görünmeyen Z bozonunun değiş tokuşu ile meydana gelen elektron nötrino etkileşimi olarak yorumlandı. Nötrino başka türlü dedekte edilemez. Bu yüzden tek gözlenebilir etki etkileşim esnasında elektrona verilen momentumdur.
Bu parçacıkların keşfi onları üretebilecek kadar güçlü bir parçacık hızlandırıcının inşa edilmesini beklemek zorundaydı. Bu şekilde uygun olan ilk makine, Ocak 1983'te Carlo Rubbia ve Simon van der Meer tarafından idare edilen bir dizi deney esnasında kesin W sinyallerinin gözlendiği (SPS). (Asıl deneyler birçok insanın işbirliği ile yapılan Rubbia liderliğindeki UA1 ve Darriulat liderliğindeki idi.) 20 ve 21 Ocak'ta CERN W bozonunun gözlendiğini anons etti. UA1 birkaç ay sonra Mayıs 1983'te Z'yi buldu ve 27 Mayıs'ta parçacığın keşfi anons edildi. 1984'te Rubbia ve van der Meer'e, muhafazakâr Nobel Vakfı için sıra dışı sayılabilecek bir adımla, vakit kaybedilmeden Nobel Fizik Ödülü verildi. Bu aynı zamanda CERN'ün kazandığı ilk Nobel ödülüdür. Amerikalı parçacık fizikçileri W bozonunun CERN'deki keşfine kadar herhangi bir gerçek rekabet hissetmemişlerdi. Yeni rekabet ortamı Avrupa ile ilişkiler sonsuza kadar değiştirdi.
Notlar
- ^ Martin Grünewald (4 Ağustos 2003). . CERN. 3 Nisan 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Nisan 2008.
- ^ W.-M. Yao; ve diğerleri. (2012). "Gauge end Higgs Bosons". Particle Data Group. 12 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Nisan 2008.
- ^ Jonathan Couchman (4 Kasım 2002). . UCL High Energy Physics Group. 12 Şubat 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mayıs 2008.
- ^ Jianrong Deng (2 Aralık 2004). "W± and Z Boson pair production" (PDF). Duke University. Erişim tarihi: 20 Nisan 2009.[]
- ^ "First Measurement of the W-Boson Mass in Run II of the Tevatron" (PDF). Physicsl Review Letters. Cilt 99. 12 Ekim 2007. s. 4. doi:10.1103/PhysRevLett.99.151801. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 20 Nisan 2009.
- ^ "Arşivlenmiş kopya". 3 Ağustos 2004 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 29 Nisan 2008.
- ^ . 9 Kasım 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Nisan 2008.
- ^ a b "Twenty years ago: The spring of the W and Z". CERN. 12 Mayıs 2004. 18 Mart 2008 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 8 Mayıs 2008.
- ^ a b c d "Neutral currents and W and Z: a celebration". IOP. 9 Aralık 2003. 30 Aralık 2010 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 8 Mayıs 2008.
- ^ Gary Taubes (9 Ocak 2003). "Carlo Rubbia and the discovery of the W and the Z". IOP. 21 Ekim 2007 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 8 Mayıs 2008.
- ^ "Arşivlenmiş kopya". 3 Ağustos 2004 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 28 Nisan 2008.
- ^ Robert P Crease (1 Eylül 2004). "CERN, the US and the W". IOP. 18 Mart 2008 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 8 Mayıs 2008.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
W ve Z bozonlari zayif etkilesime aracilik eden temel parcaciklardir Bu bozonlarin kesfi parcacik fiziginin Standart Modeli icin buyuk bir basarinin mujdecisi oldu W ve Z0 bozonlariBilesimTemel parcacikAileBozonEtkilesim ler Zayif etkilesimTeorilestirmeGlashow Weinberg Salam 1968 KesifUA1 ve deneyleri 1983 KutleW 80 398 0 25 GeV c2 Z 91 1876 0 0021 GeV c2Elektrik yukuW 1 e Z 0Spin1 W parcaciginin adi zayif nukleer kuvvetten Ingilizce weak nuclear force gelir Z parcacigi ise yari mizahi olarak kesfedilmesi gereken son parcacik olarak dusunuldugu icin bu ismi alir Konu ile ilgili bir baska aciklama ise yukunun sifir zero olmasindan dolayi Z parcaciginin bu sekilde isimlendirildigini soyler Temel ozelliklerW bozonunun iki turu 1 ve 1 elektrik yuklerine sahiptir W bozonu W bozonunun antiparcacigidir Z bozonu veya Z 0 elektriksel olarak yuksuzdur ve kendisinin antiparcacigidir Her uc parcacik da yaklasik 3 10 25 s lik yari omurleri ile cok kisa bir sure varliklarini surdurur Bu yuzden bu parcaciklar dedektoru ile dogrudan gozlemlenemez ancak bozunum urunleri olculebilir Bu bozonlar 80 447 0 042 GeV c2 ve 91 1876 0 0021 GeV c2 kutleleri ile temel parcaciklar arasinda agir siklet olarak nitelendirilirler W ve Z o parcaciklari bir protona gore 100 kat daha agirdir ve ayrica butun bir demir atomundan da daha agirdir Bu bozonlarin kutleleri onemlidir cunku bunlar zayif nukleer kuvvetin erimini sinirlar Elektromanyetik kuvvet sinirsiz erime sahiptir cunku bu kuvvetin bozonu foton kutlesizdir W bozonun kutlesi LEP ve Tevatron deneyleri ile tespit edildi Tevatron da W bozonu baslica kuark antikuark yokolusu ile uretilir Her uc turun de spini 1 dir W veya W bozonlarinin emisyonu salimi salinimi yapan parcacigin elektrik yukunu 1 birim artirir veya azaltir ayrica spini de 1 birim degistirir Ayni sekilde bir W bozonu parcacigin neslini de degistirir ornegin garip kuarki yukari kuarka donusturur Z 0 parcacigin elektrik yukunu veya baska herhangi bir yukunu acayiplik gibi degistirmez sadece spin ve momentumda etkilidir Bu yuzden o salinimi yapan parcacigin neslini veya cesnisini asla degistirmez Zayif nukleer kuvvetBeta bozunumunun Fotonun elektromanyetik kuvvetin tasiyici parcacigi olmasi gibi W ve Z bozonlari da zayif nukleer kuvvete aracilik eden tasiyici parcaciklardir W bozonu radyoaktif bozunumdaki rolu ile bilinir Ornegin supernova patlamalari icin onemli bir islem Kobalt 60 icin beta bozunumu soyledir 2760Co 2860Ni e n e displaystyle 27 60 hbox Co to 28 60 hbox Ni hbox e overline nu e Bu reaksiyon butun Kobalt 60 cekirdegini kapsamaz reaksiyon onun 33 notronundan sadece birini etkiler Notron elektron ve notrino yayimlayarak bir protona beta parcacigi donusur n p e n e displaystyle hbox n to hbox p hbox e overline nu e Notron temel parcacik degildir bir yukari kuark ve iki asagi kuarkin birlesiminden olusur udd Gercekte protonun uud formuna gecis icin asagi kuarklardan biri beta bozunumunda etkilesime girerek yukari kuarka donusur En temel seviyede zayif kuvvet tek kuarkin cesnisini degistirir d u W displaystyle hbox d to hbox u hbox W Bunu W nin bozunumu takip eder W e n e displaystyle hbox W to hbox e overline nu e Kendisinin antiparcacigi olan Z bozonunun toplam kuantum sayisi sifirdir Parcaciklar arasindaki Z bozonu takasina etkilesmesi adi verilir Bu etkilesme parcaciklarda momentum transferi disinda etki birakmaz Beta bozunumundan farkli olarak notral akim etkilesimlerinin gozlenmesi parcacik hizlandiricilarinda ve algilayicilarinda buyuk capli arastirmalar gerektirir Bu tur arastirmalarin dunyada sadece birkac yuksek enerji fizigi laboratuvarinda yapilabilmesi mumkun olabilmektedir OngoruBir cift W bozonunun takasini gosteren bir Feynman diagrami 1950 lerde kuantum elektrodinamiginin olaganustu basarisini takip eden surecte denemeler zayif nukleer kuvvete benzer bir teorinin formule edilmesi gerektigini gosterdi Bu durum 1968 civarinda Sheldon Glashow Steven Weinberg ve Abdus Salam in elektromanyetizma ve zayif etkilesimin birlesik teorisini ortaya attiklarinda doruga ulasti Glashow Weinberg ve Salam bu calismalari ile 1979 da Nobel Fizik Odulu ne layik gorulduler Onlarin elektrozayif teorisi beta bozunumunu aciklamak icin W bozonuna ek olarak ayrica henuz gozlemlenmemis olan Z bozonunun da varolmasi gerektigini ongoruyordu Fotonlar kutlesiz iken W ve Z bozonlarinin kutle sahibi olmasi elektrozayif teorinin gelisimi yonundeki buyuk engellerden biriydi Bu parcaciklar SU 2 ayar teorisi tarafindan dogru bir sekilde tanimlandi ancak gauge teorisindeki bozonlar kutlesiz olmaliydi Bu noktada fotonlar kutlesizdir cunku elektromanyetizma U 1 gauge teorisi tarafindan tanimlanir W ve Z bozonlarina kutle kazandirilabilmesi icin SU 2 simetrisinin kirilmasini saglayacak bir mekanizma gereklidir Aciklamalardan biri 1960 larin sonunda Peter Higgs tarafindan one surulen Standart Model in ongordugu temel parcaciklara kutle kazandirmak amaciyla tasarimlanmis olan Higgs mekanizmasidir Bu aciklama ayrica yeni bir parcacik Higgs bozonunun da varligini ongoruyor Zayif etkilesimin SU 2 gauge teorisi elektromanyetik etkilesim ve Higgs mekanizmasinin kombinasyonu olarak bilinir Model bu gunlerde genis olcude parcacik fiziginin Standart Modelinin destekcisi olarak kabul goruyor 2008 itibari ile Fermilab ve CERN deki yogun arastirmalara ragmen deneysel olarak henuz dogrulanamamis olan Higgs bozonu Standart modelin temel ongorusu olarak varligini surdurmektedir KesifAvrupa Nukleer Arastirma Merkezi nde sergilenen Gargamelle kabarcik odasi W ve Z parcaciklarinin kesfi CERN un buyuk basari hikayesidir Ilk olarak 1973 te elektrozayif teorinin tahmin ettigi gibi notral akim etkilesimleri gozlemlendi Gargamelle adli dev kabarcik odasi aniden hareket etmeye baslayan birkac elektronun izini fotografladi Bu durum gorunmeyen Z bozonunun degis tokusu ile meydana gelen elektron notrino etkilesimi olarak yorumlandi Notrino baska turlu dedekte edilemez Bu yuzden tek gozlenebilir etki etkilesim esnasinda elektrona verilen momentumdur Bu parcaciklarin kesfi onlari uretebilecek kadar guclu bir parcacik hizlandiricinin insa edilmesini beklemek zorundaydi Bu sekilde uygun olan ilk makine Ocak 1983 te Carlo Rubbia ve Simon van der Meer tarafindan idare edilen bir dizi deney esnasinda kesin W sinyallerinin gozlendigi SPS Asil deneyler bircok insanin isbirligi ile yapilan Rubbia liderligindeki UA1 ve Darriulat liderligindeki idi 20 ve 21 Ocak ta CERN W bozonunun gozlendigini anons etti UA1 birkac ay sonra Mayis 1983 te Z yi buldu ve 27 Mayis ta parcacigin kesfi anons edildi 1984 te Rubbia ve van der Meer e muhafazakar Nobel Vakfi icin sira disi sayilabilecek bir adimla vakit kaybedilmeden Nobel Fizik Odulu verildi Bu ayni zamanda CERN un kazandigi ilk Nobel oduludur Amerikali parcacik fizikcileri W bozonunun CERN deki kesfine kadar herhangi bir gercek rekabet hissetmemislerdi Yeni rekabet ortami Avrupa ile iliskiler sonsuza kadar degistirdi Notlar Martin Grunewald 4 Agustos 2003 CERN 3 Nisan 2008 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 27 Nisan 2008 W M Yao ve digerleri 2012 Gauge end Higgs Bosons Particle Data Group 12 Temmuz 2012 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 27 Nisan 2008 KB1 bakim Digerlerinin yanlis kullanimi link Jonathan Couchman 4 Kasim 2002 UCL High Energy Physics Group 12 Subat 2008 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 8 Mayis 2008 Jianrong Deng 2 Aralik 2004 W and Z Boson pair production PDF Duke University Erisim tarihi 20 Nisan 2009 olu kirik baglanti First Measurement of the W Boson Mass in Run II of the Tevatron PDF Physicsl Review Letters Cilt 99 12 Ekim 2007 s 4 doi 10 1103 PhysRevLett 99 151801 4 Mart 2016 tarihinde kaynagindan PDF Erisim tarihi 20 Nisan 2009 Arsivlenmis kopya 3 Agustos 2004 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 29 Nisan 2008 9 Kasim 2007 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 27 Nisan 2008 a b Twenty years ago The spring of the W and Z CERN 12 Mayis 2004 18 Mart 2008 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 8 Mayis 2008 a b c d Neutral currents and W and Z a celebration IOP 9 Aralik 2003 30 Aralik 2010 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 8 Mayis 2008 Gary Taubes 9 Ocak 2003 Carlo Rubbia and the discovery of the W and the Z IOP 21 Ekim 2007 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 8 Mayis 2008 Arsivlenmis kopya 3 Agustos 2004 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 28 Nisan 2008 Robert P Crease 1 Eylul 2004 CERN the US and the W IOP 18 Mart 2008 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 8 Mayis 2008