Recorrido-Z
¡Bienvenido al "Z-path"!. Aquí aprenderás acerca del bosón Z y su importancia para nuestra comprensión de la Naturaleza. Analizarás sucesos reales de ATLAS del Gran Colisionador Hadrónico (LHC) del CERN. Antes de comenzar esta tarea, te dirigiremos a través de las estructuras más finas concidas por el hombre: las partículas elementales. Veremos cómo se producen en las colisiones protón-protón del LHC, y aprenderás como identificar estas partículas elementales en el detector ATLAS.Finalmente, harás una medida física real con datos recientes del detector ATLAS: ¡identificar al bosón Z y medir su masa!. ¡Incluso te darás cuenta del dominio que has obtenido de una herramienta para descubrir lo desconocido!

Pero primero un poquito acerca de nuestro amigo, el bosón Z



El bosón neutro Z, y los bosones cargados electrónicamente W+ y W- son los mediadores de la interacción débil, como lo es, por ejemplo, el fotón para la fuerza electromagnética. Los bosones W son responsables de parte de la radiactividad transformando un protón en un neutrón, y viceversa. Puedes aprender como funciona la radiactividad al nivel de las partículas elementales siguiendo este enlace.

¡El papel del bosón Z es algo más escurridizo, pero, en absoluto, no menos importante!


¿ Entonces, para que sirve el bosón Z? Bien, sabemos que los neutrinos interactúan entre sí, y sin el bosón Z, ¡ésto sería imposible! Como los neutrinos no tienen carga eléctrica no pueden auto-interactuar vía fotones, que sería la única opción alternativa.
De hecho, hay una clara relación entre el bosón Z y el fotón. Sabemos que las interacciones electromagnéticas se realizan por intercambio de fotones. Como el fotón no tiene masa, puede atravesar distancias infinitas y dos cargas eléctricas pueden sentirse mutuamente a distancias muy largas
El bosón Z, por otra parte, es muy pesado y tiene una vida muy corta, por lo que solo recorre una distancia muy pequeña. Esta es la razón por la que, al contrario que la luz común ( hecha de fotones), no puedas ver una "luz" de bosones Z. Aunque no nos demos cuenta en la vida diaria del bosón Z, en las condiciones extremas del Universo temprano y de las explosiones de supernovas, el bosón Z es una partícula "usual"

Crab nebulae

Image Credit: NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)
http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1604.html

La Nebulosa del Cangrejo, remanente de una estrella que explotó en 1054. En las condiciones tan extremas de una explosión supernova, los bosones Z se producen como una partícula "de cada día"


El bosón Z se puede producir a altas energías y ¡tienes la posibilidad de convencerte a tí mismo siguiendo este "Z-path"!. Experimentarás desintegraciones de bosones Z en un par de leptones cargados ( electrón-positrón y muon-antimuon). El Z puede decaer también en un par de quarks, y, como has aprendido, en una par de neutrinos (neutrino-antineutrino). Puedes leer más acerca de la desintegración del bosón Z en neutrino-antineutrino y de su importancia aquí.



¿Has oido hablar de la unificación de las fuerzas electromagnética y débil?. Bien, a altas energías, fotón y Z están muy relacionados. ¡Si el bosón Z no hubiera adquirido la masa que te pediremos que midas, posiblemente el fotón tendría masa y no sería libre para viajar donde quiera... y no habría luz!