Mostrar código-fonte de Bósons W e Z

{{Info/Partícula|<!-- bgcolor =red  -- no longer valid? still documented -->
 |spin   = 1
}}
Em [[física de partículas]], os '''bósons W e Z''' são '''[[Bóson vetorial|bósons vetoriais]]''' que juntos são conhecidos como '''bósons fracos''' ou mais geralmente como '''bósons vetoriais intermediários'''. Essas [[Partícula elementar|partículas elementares]] [[Partícula mensageira|medeiam]] a [[interação fraca]]; os respectivos símbolos são {{SubatomicParticle|W boson+}}, {{SubatomicParticle|W boson-}}, e {{SubatomicParticle|Z boson0}}. Os bósons {{SubatomicParticle|W boson+-}} têm uma [[carga elétrica]] positiva ou negativa de 1 [[Carga do elétron|carga elementar]] e são as [[antipartícula]]s um do outro. O bóson {{SubatomicParticle|Z boson0}} é eletricamente [[Partícula neutra|neutro]] e [[Partícula neutra real|é sua própria antipartícula]]. Cada uma das três partículas tem [[spin]] igual a 1. Os bósons {{SubatomicParticle|W boson+-}} têm momento magnético, enquanto que o {{SubatomicParticle|Z boson0}} não tem. Todas essas três partículas têm um tempo de vida muito curto, com [[meia-vida]] de cerca de {{val|3|e=-25|u=s}}. Sua descoberta experimental foi fundamental para estabelecer o que hoje é chamado de [[Modelo Padrão]] da [[física de partículas]] .

Os bósons {{SubatomicParticle|W boson}} são assim nomeados devido à força ''fraca''. O [[físico]] [[Steven Weinberg]] chamou a partícula adicional de "partícula {{SubatomicParticle|Z boson}}",<ref name="Ref_">{{Citar periódico |url=http://cumt.edu.cn/jpkc/dxwl/zl/zl1/Physical%20Review%20Classics/particle/066.pdf |titulo=A Model of Leptons |número=21 |ultimo=Weinberg, S. |autorlink=Steven Weinberg |ano=1967 |paginas=1264–1266 |bibcode=1967PhRvL..19.1264W |doi=10.1103/physrevlett.19.1264 |volume=19 |periódico=Physical Review Letters}}</ref> e mais tarde deu a explicação de que era a última partícula adicional necessária para o modelo. Os bósons {{SubatomicParticle|W boson}} já haviam sido nomeados, e os bósons {{SubatomicParticle|Z boson}} foram nomeados por terem carga elétrica ''zero''.<ref name="SW1993">{{Citar livro|url=https://archive.org/details/dreamsoffinalthe00wein|título=Dreams of a Final Theory: The search for the fundamental laws of nature|ultimo=Weinberg|primeiro=Steven|editora=Vintage Press|ano=1993|isbn=978-0-09-922391-7}}</ref>

Os dois bósons {{SubatomicParticle|W boson}} são os mediadores da absorção e emissão de [[neutrino]]s . Durante esses processos, a carga do bóson {{SubatomicParticle|W boson+-}} induz a emissão ou absorção de elétrons ou pósitrons, causando assim [[Transmutação|a transmutação nuclear]] .

O bóson {{SubatomicParticle|Z boson}} medeia a transferência de momento, spin e energia quando os neutrinos se espalham ''[[Dispersão elástica|elasticamente]]'' na matéria (um processo que conserva carga). Tal comportamento é quase tão comum quanto as interações inelásticas de neutrinos e pode ser observado em [[Câmara de bolhas|câmaras de bolhas]] sob irradiação com feixes de neutrinos. O bóson {{SubatomicParticle|Z boson}} não está envolvido na absorção ou emissão de elétrons ou pósitrons. Sempre que um elétron é observado como uma nova partícula livre, movendo-se repentinamente com energia cinética, infere-se que é resultado de um neutrino interagindo com o elétron (com a transferência de momento via o bóson Z), uma vez que esse comportamento ocorre com mais frequência quando o feixe de neutrinos está presente. Nesse processo, o neutrino simplesmente atinge o elétron (pela troca de um bóson) e depois se espalha para longe dele, transferindo parte do momento do neutrino para o elétron.{{Nre|Because neutrinos are neither affected by the [[strong force]] nor the [[electromagnetic force]], and because the [[gravitational force]] between subatomic particles is negligible, by [[Abductive reasoning|deduction (technically, ''abduction'')]], such an interaction can only happen via the weak force. Since such an electron is not created from a nucleon (the nucleus left behind remains the same as before) and the departing electron is unchanged, except for the impulse imparted by the neutrino, this force interaction between the neutrino and the electron must be mediated by an electromagnetically neutral, weak force [[boson]]. Thus, since no other neutrino-interacting neutral force carrier is known, the observed interaction must have occurred by exchange of a {{SubatomicParticle|Z boson0}}&nbsp;boson.}}

== Propriedades básicas ==
Esses bósons estão entre os mais pesados das partículas elementares. Com [[massa]]s entre {{Val|80.4|u=GeV/c2}} e {{Val|91.2|u=GeV/c2}}, respectivamente, os bósons {{SubatomicParticle|W boson}} e {{SubatomicParticle|Z boson}} são quase 80&nbsp;vezes mais massivos que o [[próton]] – mais pesados, até, que [[átomo]]s inteiros de [[ferro]].

Suas altas massas limitam o alcance da interação fraca. Em contraste, o [[Fotão|fóton]] é o [[Partícula mensageira|portador de força]] da força eletromagnética e tem massa zero, consistente com o alcance infinito do [[eletromagnetismo]]; também se espera que o hipotético [[gráviton]] tenha massa zero. (Embora se suponha que os [[glúon]]s também tenham massa zero, o alcance da [[Força forte|força de cor]] é limitado por diferentes razões; ''veja [[Confinamento (física)|confinamento de cor]]''.)

Todos os três bósons têm [[spin]] ''s''&nbsp;=&nbsp;1. A emissão de um bóson {{Math|{{SubatomicParticle|W boson+}}}} ou {{Math|{{SubatomicParticle|W boson-}}}} diminui ou aumenta a carga elétrica da partícula emissora em uma unidade e também altera o spin em uma unidade. Ao mesmo tempo, a emissão ou absorção de um bóson {{SubatomicParticle|W boson+-}} pode alterar o tipo da partícula – por exemplo, transformar um [[Quark strange|quark estranho]] em um [[quark up]] . O bóson Z neutro não pode alterar a carga elétrica de nenhuma partícula, nem pode alterar qualquer outra das chamadas "[[carga]]s" (como [[Estranheza (física)|estranheza]], [[número bariônico]], [[Charme (física)|charme]], etc.). A emissão ou absorção de um bóson {{SubatomicParticle|Z boson0}} só pode alterar o spin, o momento e a energia da outra partícula. (Veja também ''[[corrente neutra fraca]]''.)

== Relações com a força nuclear fraca ==
[[Imagem:Beta_Negative_Decay.svg|direita|miniaturadaimagem|280x280px| O [[diagrama de Feynman]] para o decaimento beta de um nêutron em um próton, elétron e antineutrino do elétron através de um bóson intermediário {{SubatomicParticle|W boson-}}]]
Os bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} são partículas portadoras que mediam a força nuclear fraca, assim como o fóton é a partícula portadora da força eletromagnética.

=== Bósons W ===
Os bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson+-}}}} são mais conhecidos por seu papel no [[Radioatividade|decaimento nuclear]]. Considere, por exemplo, o [[Emissão beta|decaimento beta]] do [[cobalto-60]].

: 6027Co → 6028Ni<sup>+</sup> + {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Electron antineutrino}}}}

Essa reação não envolve todo o [[Núcleo atómico|núcleo]] de cobalto-60, mas afeta apenas um de seus 33 nêutrons. O nêutron é convertido em um próton enquanto também emite um elétron (chamado de [[partícula beta]] neste contexto) e um antineutrino do elétron:

: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Neutron0}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Proton+}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Electron antineutrino}}}}

Novamente, o nêutron não é uma partícula elementar, mas um composto de um [[quark up]] e dois [[Quark down|quarks down]] ({{Math|udd}}). É de fato um dos quarks down que interage no decaimento beta, transformando-se em um quark up para formar um próton ({{Math|uud}}). No nível mais fundamental, então, a força fraca muda o [[Sabor (física)|sabor]] de um único quark:

: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Down quark}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Up quark}} + {{SubatomicParticle|W boson-}}}}

que é imediatamente seguido pelo decaimento do {{Math|{{SubatomicParticle|W boson-}}}} em si:

: {{Math|{{SubatomicParticle|W boson-}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Electron antineutrino}}}}

=== Bósons Z ===
O bóson {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}}&nbsp;}}é [[Partícula verdadeiramente neutra|sua própria antipartícula]]. Assim, todos os seus [[Sabor (física)|números quânticos de sabor]] e [[carga]]s são zero. A troca de um bóson {{SubatomicParticle|Z boson}} entre partículas, chamada de interação de corrente neutra, portanto, deixa as partículas que interagem inalteradas, exceto por uma transferência de spin e/ou [[Momento linear|momento]].{{Nre|However, see [[flavor-changing neutral current]] for a conjecture that a rare {{SubatomicParticle|Z boson}} exchange might cause flavor change.}} Interações de bósons {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} envolvendo [[neutrino]]s têm assinaturas distintas: elas fornecem o único mecanismo conhecido para [[dispersão elástica]] de neutrinos na matéria; neutrinos são quase tão propensos a se espalhar elasticamente (via troca de bósons {{SubatomicParticle|Z boson}}) como inelasticamente (via troca de bósons W).{{Nre|The first prediction of {{SubatomicParticle|Z boson}}&nbsp;bosons was made by Brazilian physicist [[José Leite Lopes]] in 1958,<ref name=Lopes1999>
{{citar periódico
 |último=Lopes |primeiro=J. Leite
 |data=setembro de 1999
 |título=Forty years of the first attempt at the electroweak unification and of the prediction of the weak neutral boson
 |periódico=Brazilian Journal of Physics
 |issn=0103-9733
 |doi=10.1590/S0103-97331999000300024
 |volume=29 |número=3 |páginas=574–578
 |bibcode=1999BrJPh..29..574L
 |doi-access=free
}}</ref> by devising an equation which showed the analogy of the weak nuclear interactions with electromagnetism. Steve Weinberg, Sheldon Glashow, and Abdus Salam later used these results to develop the electroweak unification,<ref>{{Citar web
 |título=The Nobel Prize in Physics
 |ano=1979
 |url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1979
 |publicado=[[Nobel Foundation]]
 |acessodata=2008-09-10
 |df=dmy-all
 |arquivodata=2004-08-03
 |arquivourl=https://web.archive.org/web/20040803075503/http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/
 |urlmorta= não}}</ref> in 1973.|nome=Lopes}} Correntes neutras fracas via troca de bósons {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} foram confirmadas logo depois (também em 1973), em um experimento de neutrinos na [[câmara de bolhas]] [[Gargamela (detector)|Gargamelle]] no [[Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear|CERN]].<ref>{{Citar web|url=http://www.cerncourier.com/cws/article/cern/29168/|titulo=The discovery of the weak neutral currents|data=3 de outubro de 2004|acessodata=2017-03-06|publicado=CERN Courier|arquivourl=https://web.archive.org/web/20170307052419/http://cerncourier.com/cws/article/cern/29168/|arquivodata=2017-03-07|urlmorta=live}}</ref>

== Previsões dos bósons W {{Exp|+}}, W {{Exp|−}} e Z {{Exp|0}} ==
[[Imagem:Kaon-box-diagram.svg|direita|miniaturadaimagem| Um [[diagrama de Feynman]] mostrando a troca de um par de bósons {{SubatomicParticle|W boson}}. Este é um dos principais termos que contribuem para a oscilação neutra de [[Káon|Kaon]].]]
Após o sucesso da [[eletrodinâmica quântica]] na década de 1950, foram feitas tentativas para formular uma teoria semelhante para a força nuclear fraca. Isso culminou por volta de 1968 em uma teoria unificada do eletromagnetismo e interações fracas por [[Sheldon Lee Glashow|Sheldon Glashow]], [[Steven Weinberg]] e [[Abdus Salam]], pela qual eles dividiram o [[Nobel de Física|Prêmio Nobel de Física de]] 1979.<ref name="Ref_a"> {{Citar web|url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/|titulo=Nobel Prize in Physics|acessodata=2004-02-20|publicado=Nobel Foundation|ano=1979|arquivourl=https://web.archive.org/web/20040803075503/http://www.nobel.se/physics/laureates/1979/|arquivodata=2004-08-03|urlmorta=live}}</ref> Sua [[Força eletrofraca|teoria eletrofraca]] postulava não apenas os bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson}}}} necessários para explicar o decaimento beta, mas também um novo bóson {{SubatomicParticle|Z boson}} que nunca havia sido observado.

O fato de que os bósons {{SubatomicParticle|W boson}} e {{SubatomicParticle|Z boson}} têm massa enquanto os fótons não têm massa foi um grande obstáculo no desenvolvimento da teoria eletrofraca. Essas partículas são descritas com precisão por uma [[Teoria de gauge|teoria de calibre]] [[Grupo especial unitário|SU(2)]], mas os bósons em uma teoria de calibre devem ser sem massa. Como um exemplo, o [[Fotão|fóton]] não tem massa porque o eletromagnetismo é descrito por uma teoria de calibre [[Grupo unitário|U(1)]]. Algum mecanismo é necessário para quebrar a simetria SU(2), dando massa ao {{Math|{{SubatomicParticle|W boson}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} no processo. O [[mecanismo de Higgs]], proposto pela primeira vez pelos [[1964 papéis de quebra de simetria PRL|artigos de quebra de simetria PRL de 1964]], cumpre esse papel. Ele requer a existência de outra partícula, o [[Bóson de Higgs|bóson]] de Higgs, que já foi encontrado no [[Grande Colisor de Hádrons|Grande Colisor de Hádrons (LHC)]]. Dos quatro componentes de um [[Bóson Goldstone|bóson de Goldstone]] criado pelo campo de Higgs, três são absorvidos pelos bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson+}},}} {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}},}} e {{Math|{{SubatomicParticle|W boson-}}}} para formar seus componentes longitudinais, e o resto aparece como o bóson de Higgs de spin 0.

A combinação da teoria de calibre SU(2) da interação fraca, da interação eletromagnética e do mecanismo de Higgs é conhecida como [[Força eletrofraca|modelo de Glashow-Weinberg-Salam]]. Hoje é amplamente aceito como um dos pilares do Modelo Padrão da física de partículas, particularmente devido à descoberta do bóson de Higgs em 2012 pelos experimentos [[Solenoide de Múon Compacto|CMS]] e [[ATLAS (experiência)|ATLAS]].

O modelo prevê que os bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson+-}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}}}} têm as seguintes massas:

: <math>\begin{align}
m_{\text{W}^\pm} &= \tfrac{1}{2}vg \\
m_{\text{Z}^0} &= \tfrac{1}{2} v\sqrt{g^2+{g'}^2}
\end{align}</math>

Onde <math>g</math> é o acoplamento de calibre SU(2), <math>g'</math> é o acoplamento de calibre U(1), e <math>v</math> é o [[valor esperado do vácuo]] de Higgs.

== Descoberta ==
[[Imagem:CERN-20060225-24.jpg|miniaturadaimagem| A [[câmara de bolhas]] [[Gargamela (detector)|Gargamelle]], agora exibida no CERN]]
Ao contrário do decaimento beta, a observação de interações de corrente neutra que envolvem outras partículas {{Em|além dos neutrinos}} requer grandes investimentos em [[Acelerador de partículas|aceleradores]] e [[Sensor|detectores]] de partículas, como os disponíveis em apenas alguns laboratórios de [[Física de partículas|física de altas energias]] no mundo (e somente depois de 1983). Isto é porque os bósons {{SubatomicParticle|Z boson}} se comportam da mesma maneira que os fótons, mas não se tornam importantes até que a energia da interação seja comparável com a massa relativamente grande do bóson {{SubatomicParticle|Z boson}}.

A descoberta dos bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} foi considerada um grande sucesso para o CERN. Primeiro, em 1973, veio a observação de interações de corrente neutra conforme previsto pela teoria eletrofraca. A enorme câmara de bolhas Gargamelle fotografou os rastros de alguns elétrons começando a se mover de repente, aparentemente por vontade própria. Isso é interpretado como um neutrino interagindo com o elétron pela troca de um bóson {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} invisível. O neutrino é indetectável de qualquer outra forma, então o único efeito observável é o momento transmitido ao elétron pela interação.

A descoberta dos próprios bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} teve que esperar pela construção de um acelerador de partículas poderoso o suficiente para produzi-los. A primeira máquina desse tipo que se tornou disponível foi o [[Super Sincrotrão a Protões|Super Proton Synchrotron]], onde sinais inequívocos de bósons W foram vistos em janeiro de 1983 durante uma série de experimentos possibilitados por [[Carlo Rubbia]] e [[Simon van der Meer]]. Os experimentos reais foram chamados de [[UA1 (experiência)|UA1]] (liderado por Rubbia) e [[Experiência UA2|UA2]] (liderado por [[Pierre Darriulat]]),<ref name="Ref_b"> {{Citar web|url=http://library.web.cern.ch/library/Archives/isad/isaua2.html|titulo=The UA2 Collaboration collection|acessodata=2009-06-22|arquivourl=https://web.archive.org/web/20130604172721/http://library.web.cern.ch/library/Archives/isad/isaua2.html|arquivodata=2013-06-04|urlmorta=live}}</ref> e foram o esforço colaborativo de muitas pessoas. Van der Meer foi a força motriz na extremidade do acelerador ([[Arrefecimento estocástico|resfriamento estocástico]]). UA1 e UA2 encontraram o bóson {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}} alguns meses depois, em maio de 1983. Rubbia e van der Meer foram prontamente agraciados com o Prêmio Nobel de Física de 1984, um passo muito incomum para a conservadora [[Prêmio Nobel|Fundação Nobel]].<ref name="Ref_c"> {{Citar comunicado de imprensa|url=http://www.nobel.se/physics/laureates/1984/|titulo=Nobel Prize in physics|acessodata=2004-02-20|publicado=Nobel Foundation|ano=1984|arquivourl=https://web.archive.org/web/20040803075707/http://www.nobel.se/physics/laureates/1984/|arquivodata=2004-08-03|urlmorta=live}}</ref>

Os bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson+}}, {{SubatomicParticle|W boson-}},}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}}}}, juntamente com o fóton ({{Math|{{SubatomicParticle|Photon}}}}), compreendem os quatro [[Bóson de calibre|bósons de calibre]] da [[Força eletrofraca|interação eletrofraca]].

== Medição inesperada da massa do bóson W em 2022 ==
Antes de 2022, as medições da massa do bóson W pareciam ser consistentes com o Modelo Padrão. Por exemplo, em 2021, as medições experimentais da massa do bóson W foram convergiam em torno de 80.379 ± 12 MeV.<ref>P.A. Zyla et al. </ref>

No entanto, em abril de 2022, uma nova análise dos dados obtidos pelo colisor [[Fermilab]] [[Tevatron]] antes de seu fechamento em 2011 determinou que a massa do bóson W era de 80.433 ± 9 MeV, sete desvios padrão acima do previsto pelo Modelo Padrão, o que significa que se o modelo estiver correto<ref>Borenstein, Seth, ''[https://apnews.com/article/science-physics-ae5eafd6a2e48f88f940e37b30e76d96 Key particle weighs in a bit heavy, confounding physicists]'', [[Associated Press]] (AP), April 7, 2022</ref> deve haver apenas um trilionésimo de chance de que uma massa tão grande surja por [[Erro observacional|erro observacional não sistemático]].<ref name="abc" /> De acordo com [[Ashutosh Kotwal]] da [[Universidade Duke|Duke University]] e o líder do Collider Detector na colaboração do Fermilab, a luminosidade do feixe mais baixa usada reduziu a chance de eventos de interesse serem obscurecidos por outras colisões e que o uso de colisões próton-antipróton simplifica o processo de aniquilação quark-antiquark, que então decaiu para dar um [[lépton]] e um [[neutrino]].<ref name="pw">{{Citar jornal|ultimo=Wogan, Tim|url=https://physicsworld.com/a/w-boson-mass-measurement-surprises-physicists/|titulo=W boson mass measurement surprises physicists|data=8 de abril de 2022|acessodata=9 de abril de 2022|website=[[Physics World]]}}</ref> A equipe deliberadamente criptografou seus dados e reteve quaisquer resultados preliminares até que a análise fosse concluída, para evitar que o "viés de confirmação" distorcesse sua interpretação dos dados.<ref name="quanta" /> Kotwal a descreveu como a "maior rachadura nesta bela teoria", especulando que poderia ser a "primeira evidência clara" de outras forças ou partículas não explicadas pelo Modelo Padrão e que podem ser explicadas por teorias como a [[supersimetria]].<ref name="abc">{{Citar jornal|ultimo=Weule, Genelle|url=https://www.abc.net.au/news/science/2022-04-08/standard-model-of-physics-challenged-by-w-boson-measurement/100964330|titulo=Standard Model of physics challenged by most precise measurement of W boson particle yet|data=8 de abril de 2022|acessodata=9 de abril de 2022|publicado=Australian Broadcasting Corporation}}</ref> O físico teórico vencedor do Nobel [[Frank Wilczek]] descreveu o resultado como uma "obra monumental".<ref name="quanta">{{Citar jornal|ultimo=Wood, Charlie|url=https://www.quantamagazine.org/fermilab-says-particle-is-heavy-enough-to-break-the-standard-model-20220407/|titulo=Newly Measured Particle Seems Heavy Enough to Break Known Physics|data=7 de abril de 2022|acessodata=9 de abril de 2022|website=[[Quanta Magazine]]}}</ref>

Além de ser inconsistente com o Modelo Padrão, a nova medição também é inconsistente com medições anteriores, como ATLAS. Isso sugere que tanto as medições antigas quanto as novas, apesar de todas as precauções, apresentam um erro sistemático inesperado, como uma peculiaridade não detectada no equipamento. Experimentos futuros com o LHC podem ajudar a determinar qual conjunto de medições, se houver, é o correto.<ref name="quanta">{{Citar jornal|ultimo=Wood, Charlie|url=https://www.quantamagazine.org/fermilab-says-particle-is-heavy-enough-to-break-the-standard-model-20220407/|titulo=Newly Measured Particle Seems Heavy Enough to Break Known Physics|data=7 de abril de 2022|acessodata=9 de abril de 2022|website=[[Quanta Magazine]]}}</ref> O vice-diretor do Fermilab, [[Joseph Lykken]], reiterou que "...a (nova) medição precisa ser confirmada por outro experimento antes que possa ser totalmente interpretada".<ref>{{Citar jornal|ultimo=Marc, Tracy|url=https://news.fnal.gov/2022/04/cdf-collaboration-at-fermilab-announces-most-precise-ever-measurement-of-w-boson-mass/|titulo=CDF collaboration at Fermilab announces most precise ever measurement of W boson mass to be in tension with the Standard Model|data=7 de abril de 2022|acessodata=8 de abril de 2022|website=[[Fermilab]]}}</ref> Matthias Schott, da [[Universidade de Mainz]], comentou que "não acho que tenhamos que discutir qual nova física poderia explicar a discrepância entre o CDF [Collider Detector no Fermilab] e o Modelo Padrão - primeiro temos que entender por que a medição do CDF está em forte tensão com todas as [outras medições]".<ref>{{Citar web|ultimo=Schott|primeiro=Matthias|url=https://non-trivial-solution.blogspot.com/2022/04/do-we-have-finally-found-new-physics.html|titulo=Do we have finally found new physics with the latest W boson mass measurement?|data=2022-04-07|acessodata=2022-04-09|website=Physics, Life and all the Rest}}</ref>

== Decaimento ==
Os bósons {{SubatomicParticle|W boson}} e {{SubatomicParticle|Z boson}} decaem em pares de [[férmion]]s, mas nem o {{SubatomicParticle|W boson}} nem o {{SubatomicParticle|Z boson}} têm energia suficiente para decair no [[quark top]] de maior massa. Desprezando os efeitos do espaço de fase e correções de ordem superior, estimativas simples de suas [[Razão de ramificação|razões de ramificação]] podem ser calculadas a partir das [[Constante de acoplamento|constantes de acoplamento]] .

=== Bósons W ===
'''Bósons''' '''{{SubatomicParticle|W boson}}''' podem decair em um [[lépton]] e um antilépton (um deles carregado e outro neutro) ou em um [[quark]] e antiquark de tipos complementares (com cargas elétricas opostas {{Frac|±|1|3}} e {{Frac|∓|2|3}}). A [[Largura do decaimento|largura de decaimento]] do bóson W para um par quark-antiquark é proporcional ao elemento quadrado da [[matriz CKM]] correspondente e ao número de [[Carga de cor|cores]] de quark, <math>N_\text{C} = 3 .</math> As larguras de decaimento para o bóson W{{Exp|+}} são então proporcionais a:

Aqui, {{Math|{{SubatomicParticle|Electron+}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|Muon+}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|Tauon+}}}} denotam os três sabores de [[lépton]]s (mais exatamente, os [[Antipartícula|antiléptons]] carregados positivamente). {{Math|{{SubatomicParticle|Electron neutrino}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|Muon neutrino}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|Tauon neutrino}}}} denotam os três sabores de neutrinos. As outras partículas, começando com {{Math|{{SubatomicParticle|Up quark}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|Down antiquark}}}}, denotam [[quark]]s e antiquarks (o fator {{Mvar|N}}{{Subscrito|C}} é aplicado). Os vários <math>\, V_{ij} \,</math> denotam os coeficientes da [[matriz CKM]] correspondentes.{{Nre|Every entry in the lepton column can also be written as three decays, e.g. for the first row, as <math>\, \mathrm{e}^{+} \, \mathrm{\nu}_1 \, ,</math><math>\, \mathrm{e}^{+} \, \mathrm{\nu}_2 \, ,</math><math>\, \mathrm{e}^{+} \, \mathrm{\nu}_3 \, ,</math> for every neutrino mass eigenstate, with decay widths proportional to <math>\, |U_\text{e1}|^2 \, ,</math><math>\, |U_\text{e2}|^2\, ,</math><math>\, |U_\text{e3}|^2 \,</math> ([[PMNS matrix]] elements), but experiments at present that measure the decays can't discriminate between neutrino mass eigenstates: They measure total decay width of the sum of all three processes.}}

[[Matriz unitária|A unitariedade]] da matriz CKM implica que <math>~ |V_\text{ud}|^2 + |V_\text{us}|^2 + |V_\text{ub}|^2 ~ = ~</math><math>~|V_\text{cd}|^2 + |V_\text{cs}|^2 + |V_\text{cb}|^2 = 1 ~,</math> assim, cada uma das duas linhas de quarks se somam para 3. Portanto, as [[Razão de ramificação|razões de ramificação]] leptônica do bóson W são aproximadamente <math>\, B( \mathrm{e}^{+} \mathrm{\nu}_\mathrm{e}) = \,</math><math>\, B(\mathrm{\mu}^{+} \mathrm{\nu}_\mathrm{\mu}) = \,</math><math>\, B(\mathrm{\tau}^{+} \mathrm{\nu}_\mathrm{\tau}) = \,</math>{{Frac-2|1|9}}. A razão de ramificação hadrônica é dominada pelos estados finais {{SubatomicParticle|Up quark}}{{SubatomicParticle|down antiquark}} e {{SubatomicParticle|Charm quark}}{{SubatomicParticle|strange antiquark}} favorecidos pela CKM. A soma das razões de ramificação [[Hádron|hadrônica]] foi medida experimentalmente para ser {{Val|67.60|0.27}}, com {{Nowrap|<math>\, B( \ell^{+} \mathrm{\nu}_\ell ) = \,</math> {{val|10.80|0.09|s=%}} .}}<ref name="Beringer2012"> {{Citar periódico |url=http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-w-boson.pdf |titulo=Gauge and Higgs bosons |acessodata=2013-10-21 |número=1 |ultimo=Beringer |primeiro=J. |ano=2012 |series=2012 Review of Particle Physics |pagina=1 |bibcode=2012PhRvD..86a0001B |doi=10.1103/PhysRevD.86.010001 |arquivourl=https://web.archive.org/web/20170220033253/http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-w-boson.pdf |arquivodata=2017-02-20 |numero-autores=etal |volume=86 |doi-access=free |periódico=[[Physical Review D]]}}</ref>

=== Bóson Z{{Exp|0}} ===
'''Bósons''' '''{{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}}''' decaem em um férmion e sua antipartícula. Enquanto o bóson {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}}}} é uma mistura dos bósons {{Math|{{SubatomicParticle|W boson0}}}} e {{Math|{{SubatomicParticle|B boson0}}}} [[Quebra espontânea de simetria|pré-quebra de simetria]] (veja [[Ângulo de Weinberg|ângulo de mistura fraco]]), cada [[Diagrama de Feynman|fator de vértice]] inclui um fator <math>~T_3 - Q \sin^2 \,\theta_\text{W} ~,</math> onde <math>\, T_3 \,</math> é o terceiro componente do isospin fraco do férmion (a "carga" para a força fraca), <math>\, Q \,</math> é a [[carga elétrica]] do férmion (em unidades da [[Carga do elétron|carga elementar]] ), e <math>\; \theta_\text{W} \;</math> é o [[Ângulo de Weinberg|ângulo de mistura fraco]]. Porque o isospin fraco <math>(\, T_3 \,)</math> é diferente para férmions de [[Quiralidade (física)|quiralidade]] diferente, seja [[Modelo Padrão (formulação matemática)|levógiro ou dextrógiro]], o acoplamento também é diferente.

As forças ''relativas'' de cada acoplamento podem ser estimadas considerando que as [[Radioatividade|taxas de decaimento]] incluem o quadrado desses fatores e todos os diagramas possíveis (por exemplo, soma sobre famílias de quarks e contribuições levógiras e dextrógiras). Os resultados tabelados abaixo são apenas estimativas, pois incluem apenas diagramas de interação em nível de árvore na [[teoria de Fermi]].

: Aqui, '''L''' e '''R''' denotam a quiralidade esquerda ou direita dos férmions, respectivamente.{{Nre|In the Standard Model, right-handed neutrinos (and left-handed anti-neutrinos) do not exist; however, some extensions beyond the Standard Model allow them. If they do exist, they all have [[weak isospin|isospin]] {{mvar|T}}{{sub|3}}&nbsp;{{=}}&nbsp;0 and electric charge {{mvar|Q}}&nbsp;{{=}}&nbsp;0, making them [[sterile neutrino|"sterile"]], i.e. unable to interact by either the weak or electric forces, and since their [[color charge]] is zero, no strong-force interactions either.|nome=wronghanded}}

: <nowiki>*</nowiki> O decaimento impossível em um par [[Quark top|top quark]]-antiquark é deixado de fora da tabela. A massa do quark {{Math|{{SubatomicParticle|Top quark}}}} mais um {{Math|{{SubatomicParticle|top antiquark}}}} é maior que a massa do bóson {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson}}}}, por isso não tem energia suficiente para decair em um par de quarks {{Math|{{SubatomicParticle|Top quark}}{{SubatomicParticle|Top antiquark}}}}.

: Em 2018, a colaboração CMS observou o primeiro decaimento exclusivo do bóson Z para um [[Méson J/ψ|méson ψ]] e um par [[lépton]]-antilépton.<ref>{{Citar periódico |url=http://inspirehep.net/record/1677496 |titulo=Observation of the {{math|Z → ψ ℓ+ ℓ−}} decay in {{math|pp}} collisions at {{sqrt|s }} {{=}} 13&nbsp;TeV |número=14 |ultimo=Sirunyan |primeiro=A.M. |ano=2018 |pagina=141801 |arxiv=1806.04213 |doi=10.1103/PhysRevLett.121.141801 |pmid=30339440 |numero-autores=etal |volume=121 |periódico=Physical Review Letters}}</ref>

== Ver também ==
* [[Estatística de Bose-Einstein]] – Descrição do comportamento de bósons
* [[Lista de partículas elementares|Lista de partículas]]
* [[Formulação matemática do Modelo Padrão]] – Matemática de um modelo de física de partículas
* [[Carga fraca]]
* Bósons W′ e Z′ – Partículas hipotéticas da física
* Bósons X e Y: par de bósons análogos previstos pela [[Grande Teoria Unificada]]
* Dibóson ZZ

== Notas de rodapé ==
{{Listanota|1}}

{{Referências}}


== Ligações externas ==
* {{Commonscat em linha}}
* [http://pdg.lbl.gov/ The Review of Particle Physics], a melhor fonte de informação sobre as propriedades das partículas.
* [http://cerncourier.com/cws/article/cern/29053 As partículas W e Z: uma recordação pessoal] por Pierre Darriulat
* [http://cerncourier.com/cws/article/cern/28849 Quando o CERN viu o fim do alfabeto] por Daniel Denegri
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/expar.html#c4 Partículas W e Z no Hyperphysics]
{{Partículas elementares}}

[[Categoria:Bósons]]