الرنينات الهادرونية: جسيم (^oZ)

عندما تقدمت تقنية المعجلات أمكن تعجيل ⁺e^- , e إلى طاقة بلغت (50) ج. أ. ف. ومن ثم تصبح طاقة التصادم (100) ج. أ. ف. عند هذه الطاقة العالية نتج جسيم رنيني جديد أطلق عليه (Z^o) وذلك وفق التفاعل التالي:

 (1)....................

تم بناء مصنع للجسيم (Z^o) عبارة عن مصادم ستانفورد الخطي. لقد اكتشف هذا الجسيم عام 1983 في CERN، ومن الأهداف الرئيسية لفيزياء الجسيمات في التسعينات كانت قياس كتلته وعمر هذا الجسيم. لقد حفر المهندسون في مختبرات CERN خنادقاً لتشييد مصنعهم الخاص بجسيم z وهو مصادم الإلكترون - البوزيترون الكبير LEP أي Large Electron - Positron Collider الذي كان عبارة عن حلقة تخزين تقليدية عملاقة يبلغ محيطها 27 كيلومتراً. كما قرر الفيزيائيون في مركز SLAC في نفس الوقت تحويل المسرع الخطي في ستانفورد إلى مصادم خطي يستطيع صنع الجسيم Z^o بكلفة منخفضة نسبياً. لقد تم صنع 200 جسيماً من هذه الجسيمات ولا يزال العمل مستمراً لإنتاج المزيد. وللتعرف على هذا الجسيم فإن علينا أن نقيس كتلته عن طريق حسابات تجرى على القمة الرنينية المشاهدة عند تصادم الإلكترون والبوزيترون. وذلك كما نبينه في الشكل (1) الذي يبين تكون

الشكل (1)

جسيم Z^o حيث تبين القيمة عند 91.2 ج. أ.ف. الكتلة السكونية لجسيم Z^o.

كما ونستطيع باستخدام منحني الرنين أن تقدر عمر جسيم Z^o. وذلك باستخدام مبدأ اللاتحديد، حيث نجد من الشكل أن عرض المنحنى (FWHM) يساوي حوالى 2 ج. أ. ف. وحسب مبدأ اللاتحديد فإن:

ومنها فإن:

كما ويمكن إنتاج Z^o عن طريق التصادم بين البروتون وضديده (هذا ما يحدث في مختبرات CERN وفي مختبر فيرمي في باتافيا عن طريق مسرع التيفاترون). نلاحظ هنا أن كلاً من البروتون وضديده يتكون من ثلاثة كواركات ومن ثم يعتبر تصادم البروتون مع ضديده تصادم بين الكثير من الكواركات وضديداتها.