W en Z bosonen

W- en Z-bosonen zijn een groep elementaire deeltjes. Het zijn bosonen, wat betekent dat zij een spin van 0 of 1 hebben. Beide zijn gevonden in experimenten tegen het jaar 1983. Samen zijn zij verantwoordelijk voor een kracht die bekend staat als de "zwakkekracht". De zwakke kracht wordt zwak genoemd omdat zij niet zo sterk is als de sterke kracht. Er zijn twee W-bosonen met verschillende ladingen, het normale W+, en zijn antideeltje, het W -. Z-bosonen zijn hun eigen antideeltje.

Naming

W-bosonen zijn genoemd naar de zwakke kracht waar zij verantwoordelijk voor zijn. De zwakke kracht is wat natuurkundigen verantwoordelijk achten voor het afbreken van sommige radioactieve elementen, in de vorm van beta-verval. Eind jaren '70 slaagden wetenschappers erin vroege versies van de zwakke kracht te combineren met elektromagnetisme, en noemden dit de elektrozwakke kracht.

Schepping van W en Z bosonen

Van W- en Z-bosonen is alleen bekend dat zij ontstaan door bètaverval, een vorm van radioactief verval.

Beta Verval

Bètaverval treedt op als er veel neutronen in een atoom zijn. Een neutron is gemakkelijk te begrijpen als een proton en een elektron. Wanneer er te veel neutronen in een atoomkern zijn, zal één neutron zich splitsen en een proton en een elektron vormen. Het proton blijft waar het is, en het elektron wordt met een ongelooflijke snelheid uit het atoom gelanceerd. Dit is de reden waarom bètastraling schadelijk is voor de mens.

Het bovenstaande model is niet helemaal juist, want zowel protonen als neutronen zijn elk opgebouwd uit drie quarks, die elementaire deeltjes zijn. Een proton bestaat uit twee opwaartse quarks (+2/3 lading), en één neerwaartse quark (-1/3 lading). Een neutron bestaat uit één opwaartse quark en twee neerwaartse quarks. Hierdoor heeft het proton +1 lading en het neutron 0 lading.

Men gelooft dat de zwakke kracht de smaak van een quark kan veranderen. Wanneer de zwakke kracht bijvoorbeeld een neerwaartse quark in een neutron in een opwaartse quark verandert, wordt de lading van het neutron +1, aangezien het dezelfde rangschikking van quarks zou hebben als een proton. Het neutron met drie quarks en een lading van +1 is hierna niet langer een neutron, omdat het voldoet aan alle eisen om een proton te zijn. Bètaverval zal er dus toe leiden dat een neutron een proton wordt (samen met enkele andere eindproducten).

W boson verval

Wanneer een quark van smaak verandert, zoals bij het bètaverval, komt een W-boson vrij. W-bosonen gaan gemiddeld maar 3 x 10-25 seconden mee voordat ze in andere deeltjes vervallen, en daarom hadden we ze pas minder dan een halve eeuw geleden ontdekt. Verrassend genoeg hebben W-bosonen een massa van ongeveer 80 maal die van een proton. Bedenk daarbij dat het neutron waar het uit voortkomt bijna evenveel weegt als het proton. In de kwantumwereld is het niet ongewoon dat een massiever deeltje ontstaat uit een minder massief deeltje; de extra massa komt van opgeslagen energie via Einsteins beroemde formule, E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} E=mc^{2}. Nadat de 3x10-25 seconden voorbij zijn, vervalt een W-boson in een elektron en een neutrino. Aangezien neutrino's zelden met materie interageren, kunnen we ze vanaf nu negeren. Het elektron wordt met hoge snelheid uit het atoom gestoten. Het proton dat door het bètaverval is ontstaan, blijft in de atoomkern, en verhoogt het atoomnummer met één.

Z boson verval

Z-bosonen worden ook voorspeld in het Standaardmodel van de natuurkunde, dat met succes het bestaan van W-bosonen heeft voorspeld. Z-bosonen vervallen in een fermion en zijn antideeltje, dat wil zeggen deeltjes zoals elektronen en quarks die spin hebben in eenheden van de helft van de gereduceerde plankenconstante.

·         v

·         t

·         e

Deeltjes in de natuurkunde

Elementary

Fermionen

Quarks

Leptonen

Bosons

Meter

Scalar

Samengesteld

Hadrons

Baryonen / Hyperonen

  • Nucleon
    • Proton
    • Neutron
  • Delta baryon
  • Lambda baryon
  • Sigma baryon
  • Xi baryon
  • Omega baryon

Mesonen / Quarkonia

  • Pion
  • Rho meson
  • Eta meson
  • Eta prime
  • Phi meson
  • Omega meson
  • J/ψ
  • Upsilon meson
  • Theta meson
  • Kaon

Anderen

    • Positronium
    • Muonium
    • Tauonium
    • Onia

Hypothetisch

  • Gravitino
  • Gluino
  • Axino
  • Chargino
  • Higgsino
  • Neutralino
  • Sfermion
  • Axion
  • Dilaton
  • Graviton
  • Majoron
  • Majorana fermion
  • Magnetische monopool
  • Tachyon
  • Steriel neutrino
Dit is een diagram van Beta-verval. "udd" en "n" verwijzen naar een neutron, dat bestaat uit één opwaartse quark en twee neerwaartse quarks. "udu" en "p" verwijzen naar een proton, dat bestaat uit twee opwaartse quarks en één neerwaartse quark. W- verwijst naar een W-boson, dat vervalt in een e- (elektron) en een ader met een streep erover (een elektron-antineutrino). "t" verwijst naar tijd.
Dit is een diagram van Beta-verval. "udd" en "n" verwijzen naar een neutron, dat bestaat uit één opwaartse quark en twee neerwaartse quarks. "udu" en "p" verwijzen naar een proton, dat bestaat uit twee opwaartse quarks en één neerwaartse quark. W- verwijst naar een W-boson, dat vervalt in een e- (elektron) en een ader met een streep erover (een elektron-antineutrino). "t" verwijst naar tijd.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3