Pred štyrmi desaťročiami, presne 25. januára 1983, fyzici v CERN-e oznámili svetu, že pozorovali novú elementárnu časticu – W bozón. Spolu so svojim elektricky neutrálnym náprotivkom, bozónom Z, ktorý bol objavený neskôr v tom istom roku, elektricky nabitý bozón W sprostredkúva slabú silu, jednu zo štyroch základných síl prírody.
Prostredníctvom tejto sily umožňuje bozón W reakciu jadrovej fúzie, ktorá poháňa Slnko, bez ktorej by život, ako ho poznáme, nebol možný. W bozón je tiež zodpovedný za formu rádioaktivity, nazývanú rádioaktívny beta rozpad, ktorý je široko používaný v medicíne.
Objav bozónu W bol výsledkom myšlienky, ktorú v roku 1976 navrhli Carlo Rubbia, Peter McIntyre a David Cline. Trojica fyzikov navrhla premeniť v tom čase najväčší urýchľovač CERN-u, superprotónový synchrotrón (SPS), z urýchľovača protónov na stroj na zrážanie protónov a antiprotónov (ekvivalentov protónov antihmoty) pri dostatočne vysokej energii na produkciu W a Z bozóny. Spolu s geniálnou technikou „stochastického chladenia“ Simona van der Meera, ktorá umožnila zmenšiť veľkosť a zvýšiť hustotu protónového a neskôr aj antiprotónového lúča, umožnila táto odvážna myšlienka experimenty UA1 a UA2, ktoré boli postavené okolo konvertovaného SPS, aby začal loviť bozóny W a Z v roku 1981
O dva roky neskôr, na seminári 20. januára 1983, ktorý sa konal v hlavnom auditóriu CERN, Rubbia, hovorca spolupráce UA1, odhalil šesť kandidátskych kolízií pre W bozón. Nasledujúce popoludnie predstavil Luigi Di Lella zo spolupráce UA2 štyri kandidátske udalosti W a 25. januára 1983 CERN doručil svetu správu o objave novej častice.
A ak to nestačilo na oslavu a korunu úspechu konvertovaného SPS, objav bozónu W nasledoval o niekoľko mesiacov neskôr objav bozónu Z, o ktorom sa pred desiatimi rokmi podarilo získať nepriame dôkazy v bublinovej komore Gargamelle v CERN-e.
Pozorovania bozónov W a Z ďalej potvrdili teóriu elektroslabej interakcie, ktorá zjednocuje elektromagnetické a slabé sily a vyžaduje existenciu Higgsovho bozónu, ktorý bol nájdený vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v roku 2012. Vyvinutý v 60. rokoch 20. storočia Sheldona Glashowa, Abdusa Salama a Stevena Weinberga a spevnenú v 70. rokoch Gerardom ‘t Hooftom a Martinusom Veltmanom, táto teória je teraz základným kameňom štandardného modelu časticovej fyziky.
Objavy W a Z boli ocenené Nobelovou cenou za fyziku za rok 1984 pre Rubbia a Van der Meera a pomohli zabezpečiť rozhodnutie postaviť ďalší veľký urýchľovač CERNu, Veľký elektrón-pozitrónový urýchľovač (LEP), ktorý pokračoval v štúdiu W a Z bozónu.
Po štyridsiatich rokoch a po mnohých výskumoch na LEP a iných urýchľovačoch, vrátane LHC, bozóny W a Z naďalej ukazujú svoje pruhy a poskytujú fyzikom nové spôsoby skúmania vlastností a správania hmoty v najmenších mierkach.
Aby sme uviedli niekoľko príkladov, v roku 2021 spolupráca ATLAS oznámila pozorovanie vzácnej súčasnej produkcie troch W bozónov a CMS získalo vysoko presné meranie transformácie Z bozónov na neviditeľné častice. A v roku 2022, na základe údajov zhromaždených bývalým urýchľovačom Tevatron, spolupráca CDF oznámila najpresnejšie meranie hmotnosti bozónu W. Hodnota hmotnosti bozónu CDF W je však v rozpore s predchádzajúcimi výsledkami, vrátane prvého na LHC od ATLAS a LHCb, čo si vyžaduje nové merania so zvýšenou presnosťou.
Výskum týchto a ďalších aspektov W a Z bozónov bude pokračovať v LHC a jeho plánovanej modernizácii, LHC s vysokou svietivosťou.
Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://home.cern, zverejnené: 27. 1. 2023, autor: rpa
