[科普中國]-W-玻色子

W-玻色子（W-boson）是種向量玻色子。

簡介W-玻色子分W、W兩類，互為反粒子，是弱相互作用：

（其中每邊總電荷Q=1，lepton數(shù)Nl=0，baryon數(shù)B=0）

1979年頒發(fā)給阿卜杜勒·薩拉姆和1984年CarloRubbia的諾貝爾物理學獎都指向W-玻色子的發(fā)現(xiàn)。1

反粒子反粒子是相對于正常粒子而言的，它們的質(zhì)量、壽命、自旋都與正常粒子相同，但是所有的內(nèi)部相加性量子數(shù)（比如電荷、重子數(shù)、奇異數(shù)等）都與正常粒子大小相同、符號相反。有一些粒子的所有內(nèi)部相加性量子數(shù)都為0，這樣的粒子叫做純中性粒子，反粒子就是它本身，比如光子、π介子等。并不是粒子物理學中的每種粒子都有這種意義上的反粒子，中微子就沒有反粒子，反中微子的定義與此不同。

反粒子的概念首先是1928年由英國物理學家狄拉克在他的空穴理論中提出的。1932年在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了正電子，證實了狄拉克的預(yù)言。1956年美國物理學家歐文·張伯倫（Owen Chamberlain）在勞倫斯-伯克利國家實驗室發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，狄拉克的空穴理論對玻色子不適用，因而不能解釋所有的粒子和反粒子。根據(jù)量子場論，粒子被看作是場的激發(fā)態(tài)，而反粒子就是這種激發(fā)態(tài)對應(yīng)的復(fù)共軛激發(fā)態(tài)。

如果反粒子按照通常粒子那樣結(jié)合起來就形成了反原子。由反原子構(gòu)成的物質(zhì)就是反物質(zhì)。1

弱相互作用弱相互作用（又稱弱力或弱核力）是自然的四種基本力中的一種，其余三種為強核力、電磁力及萬有引力。次原子粒子的放射性衰變就是由它引起的，恒星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱相互作用會影響所有費米子，即所有自旋為半奇數(shù)的粒子。

在粒子物理學的標準模型中，弱相互作用的理論指出，它是由W及Z玻色子的交換（即發(fā)射及吸收）所引起的，由于弱力是由玻色子的發(fā)射（或吸收）所造成的，所以它是一種非接觸力。這種發(fā)射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現(xiàn)。重的粒子性質(zhì)不穩(wěn)定，由于Z及W玻色子比質(zhì)子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做“弱”，是因為β衰變發(fā)生的概率比強相互作用低很多，表示它的一般強度比電磁及強核力弱好幾個數(shù)量級。大部分粒子在一段時間后，都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外，它還會破壞宇稱對稱及CP對稱?？淇说奈蹲兪沟每淇四軌蛟诹N“味”之間互換。

弱力最早的描述是在1930年代，是四費米子接觸相互作用的費米理論：接觸指的是沒有作用距離（即完全靠物理接觸）。但是現(xiàn)在最好是用有作用距離的場來描述它，盡管那個距離很短。在1968年，電磁與弱相互作用統(tǒng)一了，它們是同一種力的兩個方面，現(xiàn)在叫弱電相互作用。

弱相互作用在粒子的β衰變中最為明顯，在由氫生產(chǎn)重氫和氦的過程中（恒星熱核反應(yīng)的能量來源）也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變，此時碳-14通過弱相互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光，常見于超重氫照明；也造就了β伏這一應(yīng)用領(lǐng)域（把β射線的電子當電流用）2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學