Corrente debole neutra

Le interazioni tramite corrente debole neutra sono un tipo di interazione debole con cui possono interagire le particelle elementari. Questo tipo di interazioni sono mediate dal bosone Z⁰, e l'interazione è chiamata neutra poiché lo Z⁰ non ha carica elettrica. La scoperta delle correnti debole neutre fu un passo importante per l'unificazione della interazione elettromagnetica con l'interazione debole nella interazione elettrodebole, e portò alla scoperta dei bosoni Z e W.

Descrizione

Si ritiene spesso che l'interazione sia chiamata neutra perché il bosone Z non ha carica elettrica, anche se la corrente che dà il nome all'interazione è quella delle particelle interagenti. Un esempio è il contributo della corrente neutra all'ampiezza dello scattering elastico ν_e e→ν_e e:

$\mathfrak{M}^{\mathrm{NC}} \propto J_{\mu}^{\mathrm{(NC)}}(\nu_{\mathrm{e}}) \; J^{\mathrm{(NC)}\mu}(\mathrm{e^{-}})$

dove le correnti neutre che descrivono il flusso del neutrino e dell'elettrone sono date da:

$J^{\mathrm{(NC)}\mu}(f) = \bar{u}_{f}\gamma^{\mu}\frac{1}{2}\left(g^{f}_{V}-g^{f}_{A}\gamma^{5}\right)u_{f},$

in cui $g^{f}_{V}$ e $g^{f}_{A}$ sono il vettore e il vettore assiale di accoppiamento per il fermione $f$.

Il bosone Z si può accoppiare con qualsiasi particella del Modello Standard, a parte il gluone e il fotone, anche se ogni interazione tra due particelle cariche che avvenga con lo scambio di un bosone Z virtuale può avvenire anche con lo scambio di un fotone virtuale.
A meno che le particelle interagenti non abbiano energie almeno dell'ordine della massa del bosone Z (91 GeV), lo scambio di un bosone Z virtuale dà solo piccole correzioni ($~(E/M_Z)^2$) all'ampiezza del processo elettromagnetico.

Scoperta

Acceleratori di particelle con energie sufficienti per osservare correnti neutre e per misurare la massa del bosone Z non furono disponibili fino al 1983.

Le correnti deboli neutre sono state predette nel 1973 da Abdus Salam, Sheldon Glashow and Steven Weinberg, e confermate nel 1974 in un esperimento con neutrini nella camera a bolle Gargamelle al CERN.

Le interazioni tramite il bosone Z con il neutrino hanno delle caratteristiche particolari: sono l'unico meccanismo noto per lo scattering elastico di neutrini nella materia. I neutrini possono infatti dare luogo con quasi uguale probabilità a scattering elastico con il bosone Z e a scattering anelastico con il bosone W.

Voci correlate

• Bosoni W e Z
• Bosoni
• Mesoni
• Bosone vettore
• Bosoni vettori assiali
• Bosone vettore intermedio

Collegamenti esterni

• The Review of Particle Physics (en) le informazioni più aggiornate sulle proprietà delle particelle.
• W and Z (en) tra le pagine del CERN

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