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 W e Z.

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:

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

in cui $g_{V}^{f}$ e $g_{A}^{f}$ 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

L'esistenza delle correnti deboli neutre venne predetta da Abdus Salam, Sheldon Glashow e Steven Weinberg, e fu confermata nel 1973 in un esperimento con neutrini nella camera a bolle Gargamelle al CERN.

Acceleratori di particelle con energie sufficienti per misurare la massa del bosone Z non furono disponibili fino al 1983. 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
• Bosone vettore

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