Corrente neutra
Modelo Padrão da física de partículas |
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Corrente neutra ou Interações fracas neutras são uma das maneiras pelas quais partículas subatômicas podem interagir por meio da força fraca. Essas interações são mediadas pelo bóson Z A descoberta das correntes fracas neutras foi um passo significativo em direção à unificação do eletromagnetismo e da força fraca na força eletrofraca, e levou à descoberta dos bósons W e Z.
Em termos simples
A força fraca é mais conhecida por seu papel no decaimento nuclear. Ela tem alcance muito curto, mas (além da gravidade) é a única força com que os neutrinos interagem. Como outras forças subatômicas, a força fraca é mediada por meio de partículas mediadoras. Talvez a mais conhecida das partículas mediadoras para a força fraca seja a partícula W, que está envolvida na decaimento beta. Os bósons W têm carga elétrica - existem partículas W positivas e negativas - no entanto, o bóson Z também é uma partícula mediadora para a força fraca, mas não tem carga elétrica.
A troca de um bóson Z transfere momento, spin e energia, mas deixa inalterados os números quânticos das partículas envolvidas - carga, sabor, número bariônico, número leptônico, etc. Como não há transferência de carga elétrica envolvida, a troca de bósons Z é referida como "neutra" na expressão "corrente neutra". No entanto, a palavra "corrente" aqui não tem nada a ver com eletricidade - ela simplesmente se refere à troca da partícula Z.[1]
A interação de corrente neutra do bóson Z é determinada por um número quântico derivado chamado carga fraca, que atua de maneira semelhante ao isospin fraco para interações com os bósons W.
Definição
A corrente neutra que dá nome à interação é a das partículas em interação.
Por exemplo, a contribuição da corrente neutra para
ν
e
e−
→
ν
e
e−
a amplitude de espalhamento elástico do processo
ν
e
e−
→
ν
e
e−
é
onde as correntes neutras que descrevem o fluxo do neutrino e do elétron são dadas por: [2]
onde: [2]
e são os acoplamentos vetoriais e axiais para o férmion denota o isospin fraco dos férmions, Q sua carga elétrica e sua carga fraca . Esses acoplamentos equivalem essencialmente a quiral esquerdo para neutrinos e axial para léptons carregados .
O bóson Z pode se acoplar a qualquer partícula do Modelo Padrão, exceto glúons e fótons ( neutrinos estéreis também seriam uma exceção, se existissem). No entanto, qualquer interação entre duas partículas carregadas que possa ocorrer através da troca de um bóson Z virtual também pode ocorrer através da troca de um fóton virtual. A menos que as partículas em interação tenham energias da ordem da massa do bóson Z (91 GeV) ou superior, a troca de bósons Z virtuais tem o efeito de uma pequena correção, à amplitude do processo eletromagnético.
Aceleradores de partículas com energias necessárias para observar interações de corrente neutra e medir a massa do bóson Z não estavam disponíveis até 1983.
Por outro lado, as interações de bósons Z envolvendo neutrinos têm assinaturas distintas: fornecem o único mecanismo conhecido para espalhamento elástico de neutrinos na matéria; os neutrinos têm quase a mesma probabilidade de se espalharem elasticamente (via troca de bósons Z) quanto inelasticamente (via troca de bósons W ), de grande importância experimental, por exemplo, no experimento do Observatório de Neutrinos de Sudbury .
Correntes neutras fracas foram previstas pela teoria eletrofraca desenvolvida principalmente por Abdus Salam, John Clive Ward, Sheldon Glashow e Steven Weinberg,[3] e confirmadas logo depois em 1973, em um experimento de neutrinos na câmara de bolhas Gargamelle no CERN .
Veja também
- Corrente carregada
- Corrente neutra com mudança de sabor
- Oscilação de partículas neutras
- Corrente elétrica
- Cromodinâmica quântica
- Observatório de Neutrinos de Sudbury#Interação atual neutra
- Carga fraca
Referências
- ↑ Nave, R. «Neutral current». GSU
- ↑ a b «Lecture 11 - Weak Interactions» (PDF). Particle Physics (course notes). University of Edinburgh. p. 7. Consultado em 20 de maio de 2021
- ↑ «The Nobel Prize in Physics 1979». Nobel Foundation. Consultado em 10 de setembro de 2008
Ligações externas
- «Discovery of weak neutral currents». CERN Courier. 3 de outubro de 2004
- «Gargamelle». CERN public web. Research. Consultado em 27 de agosto de 2011. Arquivado do original em 27 de agosto de 2011
- Britannica
- Nave, R. «Neutral current». GSU
- Nieves, J.; Valverde, M.; Vicente Vacas, M.J. (2006). «Charged and neutral current neutrino induced nucleon emission reactions» (PDF). Acta Physica Polonica B. 37 (8): 2295–2301. Bibcode:2006AcPPB..37.2295N. arXiv:hep-ph/0605221
. Cópia arquivada (PDF) em 21 de janeiro de 2012
- «Gargamelle». Symmetry Magazine
- Fraser, Gordon (3 de novembro de 1998). «Twenty-five years of neutral currents». CERN Courier. 27904
- Fenkart, Sanje (3 de julho de 2023). «CERN's neutrino odyssey». CERN Courier
- Padilla, Antonio (Tony). Brady Haran, ed. «Gargamelle and neutral currents». Sixty Symbols. University of Nottingham