5. Bósons:
São partículas que possuem spin inteiro e obedecem à estatística de Bose-Einstein. Têm este nome em homenagem ao físico indiano Satyendra Nath Bose.
Tipos:
Ø Bosons W e Z:
São partículas elementares mediadoras da força nuclear fraca. Sua descoberta, no CERN (Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear) em 1983, foi anunciada como um grande sucesso para o Modelo Padrão da física de partículas.
Bósons W± e Z⁰ | |
Composição: | |
Família: | |
Grupo: | |
Teorizada: | |
Descoberta: | |
Massa: | |
W: ±1 e Z: 0 e | |
Spin: | 1 |
O bóson W foi nomeado por causa do "W" de "Weak nuclear force".
O bóson Z recebeu a última letra do alfabeto porque humoristicamente seria a última partícula a ser descoberta. Outra explicação é de que "Z" é a inicial de "zero", a carga elétrica que o bóson possui.
Propriedades Básicas:
Dois tipos de Bósons W existem com +1 e -1 unidades elementares de carga elétrica:
Ø o bóson W+ é a
Ø antipartícula do bóson W-.
O bóson Z (ou Z) é eletricamente neutro e é a sua própria antipartícula. As três partículas são de vida muito curta com uma média de vida de cerca de 3x10 − 25s.
Ø Bóson de Higgs:
É uma partícula elementar escalar maciça hipotética predita para validar o modelo padrão atual de partícula. É a única partícula do modelo padrão que ainda não foi observada, mas representa a chave para explicar a origem da massa das outras partículas elementares. Todas as partículas conhecidas e previstas são divididas em duas classes: férmions (partículas com spin da metade de um número ímpar) e bósons (partículas com spin inteiro).
As massas da partícula elementar e as diferenças entre o eletromagnetismo (causado pelo fóton) e a força fraca (causada pelos bósons de W e de Z), são críticas em muitos aspectos da estrutura da matéria microscópica e macroscópica; assim se existir, o bóson de Higgs terá um efeito enorme no mundo em torno de nós.
Até o ano de 2006, nenhuma experiência detectou diretamente a existência do bóson de Higgs, mas há alguma evidência indireta de sua existência. O bóson de Higgs foi predito primeiramente em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, trabalhando as ideias de Philip Anderson. Com a entrada em funcionamento do Grande Colisor de Hádrons em 10 de setembro de 2008 espera-se encontrar a prova definitiva do bóson de Higgs.
Detalhes Teórios:
A partícula chamada Bóson de Higgs é de fato o quantum (partícula) de um dos componentes de um campo de Higgs. No espaço vazio, o campo de Higgs adquire um valor diferente de zero, que permeia a cada lugar no universo todo o tempo. Este valor da expectativa do vácuo (VEV) do campo de Higgs é constante e igual a 246 GeV. A existência deste VEV diferente de zero tem um papel fundamental: dá a massa a cada partícula elementar, incluindo o próprio bóson de Higgs. No detalhe, a aquisição de um VEV diferente de zero quebra espontaneamente a simetria de calibre da força eletrofraca, um fenômeno conhecido como o mecanismo de Higgs. Este é o único mecanismo conhecido capaz de dar a massa aos bóson de calibre (particulas transportadoras de força) que é também compatível com teorias do calibre.
No modelo padrão, o campo de Higgs consiste em dois campos carregados neutros e duas componentes, um do ponto zero e os campos componentes carregados são os bósons de Goldstone. Transformam os componentes longitudinais do terceiro-polarizador dos bósons maciços de W e de Z. O quantum do componente neutro restante corresponde ao bóson maciço de Higgs. Como o campo de Higgs é um campo escalar, o bóson de Higgs tem a rotação zero. Isto significa que esta partícula não tem nenhum momentum angular intrínseco e que uma coleção de bósons de Higgs satisfaz as estatísticas de Bose-Einstein.
O modelo padrão não prediz o valor da massa do bóson de Higgs. Discutiu-se que se a massa do bóson de Higgs se encontrasse entre aproximadamente 130 e 190 GeV, então o modelo padrão pode ser válido em escalas da energia toda a forma até a escala de Planck (TeV 1016). Muitos modelos de super-simetria predizem que o bóson de Higgs terá uma massa somente ligeiramente acima dos limites experimentais atuais e ao redor 120 GeV ou menos. Podemos dizer que é uma partícula de um próton que os cientistas ainda não conseguiram observar.
Medidas Experimentais:
A massa do bóson de Higgs não foi medida experimentalmente. Dentro do modelo padrão, a não observação de sinais desobstruídos em aceleradores de partícula conduz a um limite mais baixo experimental para a massa do bóson de Higgs de 114.4 GeV no nível da confiança de 95%. Não o bastante, um pequeno número de eventos foi gravado pela experiência do LEP no CERN que poderia ser como resultado de bósons interpretados de Higgs, mas a evidência é inconclusiva. Espera-se entre os físicos que o Grande Colisor de Hádrons, construído no CERN, confirme ou negue a existência do bóson de Higgs. As medidas de precisão observáveis da força eletrofraca indicam que a massa modelo padrão do bóson de Higgs tem um limite superior de 175 GeV no nível da confiança de 95% até a data de março de 2006 (que usam uma medida acima da massa superior do quark).
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