W ve Z bozonları sayfasının kaynağını görüntüle

{{Parçacık bilgi kutusu
| ad = W<sup>±</sup> ve Z<sup>0</sup> bozonları
| resim = 
| altyazı = 
| bileşim = [[Temel parçacık]]
| aile = [[Bozon]]
| nesil = 
| etkileşim = [[Zayıf Nükleer Kuvvet|Zayıf etkileşim]]
| antiparçacık = 
| teorileştirme = [[Sheldon Glashow|Glashow]], [[Steven Weinberg|Weinberg]], [[Abdus Salam|Salam]] (1968)
| keşif = [[UA1]] ve [[UA2]] deneyleri (1983)
| kütle = ''W'': 80.398±0.25 GeV/c<sup>2</sup><ref name="cern">{{Haber kaynağı|yazar=Martin Grünewald|başlık=The LEP Electroweak Working Group|yayımcı=[[CERN]]|tarih=4 Ağustos 2003|url=http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/|erişimtarihi=27 Nisan 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20080403130809/http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/|arşivtarihi=3 Nisan 2008|ölüurl=evet}}</ref><br /> ''Z'': 91.1876±0.0021 GeV/c<sup>2</sup><ref name="pdg">{{akademik dergi kaynağı|yazar=W.-M. Yao et al.|başlık=Gauge end Higgs Bosons|yayımcı=[[Particle Data Group]]|tarih=2012|url=http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=S044&fsizein=1|erişimtarihi=27 Nisan 2008|arşivurl=https://archive.today/20120712165412/http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=S044&fsizein=1|arşivtarihi=12 Temmuz 2012|ölüurl=evet}}</ref>
| elektrik_yükü = ''W'': ±1 e<br /> ''Z'': 0 
| renk_yükü = 
| spin = 1
}}
'''W ve Z bozonları''', [[zayıf etkileşim]]e aracılık eden [[temel parçacık]]lardır. Bu [[bozon]]ların keşfi [[parçacık fiziği]]nin [[Standart Model]]i için büyük bir başarının müjdecisi oldu.

W parçacığının adı, zayıf nükleer kuvvetten ([[İngilizce]]: '''w'''eak 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, [[Elektriksel yük|yükünün]] sıfır ('''z'''ero) olmasından dolayı Z parçacığının bu şekilde isimlendirildiğini söyler.

== Temel özellikler ==

W bozonunun iki türü +1 ve -1 elektrik yüklerine sahiptir. W <sup>+</sup> bozonu W <sup>-</sup> bozonunun [[antiparçacıklar|antiparçacığıdır]]. Z bozonu (veya Z <sup>0</sup>) elektriksel olarak yüksüzdür ve kendisinin antiparçacığıdır. Her üç parçacık da yaklaşık 3×10<sup>−25</sup> s'lik [[yarı ömür]]leri ile çok kısa bir süre varlıklarını sürdürür. Bu yüzden bu parçacıklar [[OPAL]] dedektörü ile doğrudan gözlemlenemez, ancak bozunum ürünleri ölçülebilir.<ref name="ucl">{{Haber kaynağı|yazar=Jonathan Couchman|başlık=W Boson Decays|yayımcı=UCL High Energy Physics Group|tarih=4 Kasım 2002|url=http://www.hep.ucl.ac.uk/~jpc/all/ulthesis/node45.html|erişimtarihi=8 Mayıs 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20080212070524/http://www.hep.ucl.ac.uk/~jpc/all/ulthesis/node45.html|arşivtarihi=12 Şubat 2008|ölüurl=evet}}</ref>

Bu bozonlar 80,447 ± 0.042 GeV/c<sup>2</sup> ve 91.1876 ± 0.0021 GeV/c<sup>2</sup>
<ref name="duke">{{Haber kaynağı|yazar=Jianrong Deng|başlık=W<sup>±</sup> and Z Boson pair production|yayımcı=[[Duke University]]|tarih=2 Aralık 2004|url=http://www.phy.duke.edu/~jdeng/PrelimTalk.pdf|erişimtarihi=20 Nisan 2009}}{{Ölü bağlantı}}</ref> kütleleri ile temel parçacıklar arasında ağır sıklet olarak nitelendirilirler. W ve Z <sup>o</sup> parçacıkları bir [[proton]]a göre 100 kat daha ağırdır ve ayrıca bütün  bir [[demir]] [[atom]]undan 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.<ref>{{Dergi kaynağı| başlık = First Measurement of the W-Boson Mass in Run II of the Tevatron| dergi = Physicsl Review Letters| sayfalar =4| biçim = [[PDF]]| cilt = 99| tarih = 12 Ekim 2007| url = http://digital.csic.es/bitstream/10261/8523/2/First_measurement.pdf| erişimtarihi = 20 Nisan 2009|doi= 10.1103/PhysRevLett.99.151801|arşivurl= https://web.archive.org/web/20160304221029/http://digital.csic.es/bitstream/10261/8523/2/First_measurement.pdf|arşivtarihi= 4 Mart 2016| ölüurl = hayır}}</ref>

Her üç türün de [[spin (fizik)|spini]] 1'dir.

W <sup>+</sup> veya W <sup>-</sup> 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 kuark]]ı, [[yukarı kuark]]a dönüştürür. Z <sup>0</sup> 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 ==
[[Dosya:Beta Negative Decay.svg|küçükresim|sağ|upright=1.27|Beta bozunumunun [[Feynman diagramı]]]]
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:

: <math>{}^{60}_{27}\hbox{Co}\to{}^{60}_{28}\hbox{Ni}+\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>

Bu reaksiyon bütün Kobalt-60 [[Atom çekirdeği|çekirdeğini]] kapsamaz, reaksiyon onun 33 [[nötron]]undan sadece birini etkiler. Nötron, [[elektron]] ve nötrino yayımlayarak bir [[proton]]a ([[beta parçacığı]]) dönüşür.

: <math>\hbox{n}\to \hbox{p}+\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>

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.

: <math>\hbox{d}\to\hbox{u}+\hbox{W}^- \,</math>

Bunu W<sup>-</sup>'nin bozunumu takip eder.

: <math>\hbox{W}^-\to\hbox{e}^-+\overline{\nu}_e</math>

Kendisinin antiparçacığı olan Z bozonunun toplam [[kuantum sayısı]] sıfırdır. Parçacıklar arasındaki Z bozonu takasına [[nötral akım]] 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 ==
[[Dosya:Kaon-box-diagram.svg|küçükresim|sağ|Bir çift W bozonunun takasını gösteren bir Feynman diagramı]]
1950'lerde [[kuantum elektrodinamiği]]nin 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.<ref>{{Web kaynağı |url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/ |başlık=Arşivlenmiş kopya |erişimtarihi=29 Nisan 2008 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20040803075503/http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/ |arşivtarihi=3 Ağustos 2004 |ölüurl=hayır }}</ref> Onların elektrozayıf teorisi, [[beta bozunumu]]nu 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 mekanizması]]dır.<ref>{{Web kaynağı |url=http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=4&soru_id=2693 |başlık=Arşivlenmiş kopya |erişimtarihi=27 Nisan 2008 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20071109044141/http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=4&soru_id=2693 |arşivtarihi=9 Kasım 2007 |ölüurl=evet }}</ref> Bu açıklama ayrıca yeni bir parçacık [[Higgs bozonu]]nun da varlığını öngörüyor.

Zayıf etkileşimin SU(2) gauge teorisi, elektromanyetik etkileşim ve Higgs mekanizmasının kombinasyonu [[Glashow-Weinberg-Salam modeli]] 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 ==
[[Dosya:CERN-20060225-24.jpg|küçükresim|upright=0.91|[[Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi]]'nde sergilenen [[Gargamelle]] kabarcık odası]]
W ve Z parçacıklarının keşfi [[CERN]]'ün büyük başarı hikâyesidir.<ref name="bulletin">{{Haber kaynağı|yazar=|başlık=Twenty years ago: The spring of the W and Z|yayımcı=[[CERN]]|tarih=12 Mayıs 2004|url=http://physicsworld.com/cws/article/print/20122|erişimtarihi=8 Mayıs 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20080318170353/http://physicsworld.com/cws/article/print/20122|arşivtarihi=18 Mart 2008|ölüurl=hayır}}</ref> İlk olarak 1973'te elektrozayıf teorinin tahmin ettiği gibi nötral akım etkileşimleri gözlemlendi.<ref name="neutral">{{Haber kaynağı|yazar=|başlık=Neutral currents and W and Z: a celebration|yayımcı=IOP|tarih=9 Aralık 2003|url=http://cerncourier.com/cws/article/cern/28982|erişimtarihi=8 Mayıs 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20101230044401/http://cerncourier.com/cws/article/cern/28982|arşivtarihi=30 Aralık 2010|ölüurl=hayır}}</ref> [[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 hızlandırıcı]]nın inşa edilmesini beklemek zorundaydı.<ref name="bulletin"/> 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 [[Süper Proton Senkrotronu]]ydu (SPS).<ref name="physicsworld">{{Haber kaynağı|yazar=Gary Taubes|başlık=Carlo Rubbia and the discovery of the W and the Z|yayımcı=IOP|tarih=9 Ocak 2003|url=http://physicsworld.com/cws/article/print/16656|erişimtarihi=8 Mayıs 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20071021073323/http://physicsworld.com/cws/article/print/16656|arşivtarihi=21 Ekim 2007|ölüurl=hayır}}</ref> (Asıl deneyler birçok insanın işbirliği ile yapılan Rubbia liderliğindeki [[UA1]] ve Darriulat liderliğindeki [[UA2]] idi.) 20 ve 21 Ocak'ta CERN W bozonunun gözlendiğini anons etti.<ref name="neutral"/> UA1 birkaç ay sonra Mayıs 1983'te Z'yi buldu ve 27 Mayıs'ta parçacığın keşfi anons edildi.<ref name="neutral"/> 1984'te Rubbia ve van der Meer'e, muhafazakâr [[Nobel Vakfı]] için sıra dışı sayılabilecek bir adımla, vakit kaybedilmeden  [[Nobel Fizik Ödülü]] verildi.<ref>{{Web kaynağı |url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1984/ |başlık=Arşivlenmiş kopya |erişimtarihi=28 Nisan 2008 |arşivurl=https://web.archive.org/web/20040803075707/http://www.nobel.se/physics/laureates/1984/ |arşivtarihi=3 Ağustos 2004 |ölüurl=hayır }}</ref> Bu aynı zamanda CERN'ün kazandığı ilk Nobel ödülüdür.<ref name="neutral"/> 
Amerikalı parçacık fizikçileri W bozonunun CERN'deki keşfine kadar herhangi bir gerçek rekabet hissetmemişlerdi. Yeni rekabet ortamı Avrupa ile ilişkiler sonsuza kadar değiştirdi.<ref name="iop">{{Haber kaynağı|yazar=Robert P Crease|başlık=CERN, the US and the W|yayımcı=IOP|tarih=1 Eylül 2004|url=http://physicsworld.com/cws/article/print/20122|erişimtarihi=8 Mayıs 2008|arşivurl=https://web.archive.org/web/20080318170353/http://physicsworld.com/cws/article/print/20122|arşivtarihi=18 Mart 2008|ölüurl=hayır}}</ref>

== Notlar ==
{{kaynakça}}

{{Parçacıklar}}

{{Otorite kontrolü}}

[[Kategori:Ayar bozonları]]