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Le boson W est une particule fondamentale qui, dans le cadre du modèle électrofaible unifiant force nucléaire faibleforce nucléaire faible et force électromagnétique, est un cousin du photon. Il s'agit donc d'une excitation d'un champ quantique relativiste vectoriel lequel intervient dans les processus à l'origine de la radioactivité bêtabêta.
Le boson W est une particule chargée existant sous deux formes (W+ et W-) dont la masse est donnée par le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, donc par son couplage au champ scalaire décrivant le boson de Higgs. Sa découverte et le début de son étude ont été faits au Cern en 1983 à l'aide des détecteurs UA1 et UA2 qui scrutaient les produits des collisions entre des faisceaux de protonsprotons et d'antiprotonsantiprotons.
Un documentaire sur la découverte des bosons W et Z, au Cern, au début des années 1980. Ces bosons sont massifs en raison de l'existence du mécanisme de Brout-Englert-Higgs. © Cern, BBC Open University, YouTube
Le boson W est massif et instable
Le boson W participe aux interactions électrofaibles entre quarksquarks et leptonsleptons, notamment celles qui transforment les protons en neutronsneutrons, et vice-versa. On peut également dire qu'il est une manifestation de la force nucléaire faible qui déclenche la fusion nucléairefusion nucléaire et permet aux étoilesétoiles de brûler et d'effectuer la nucléosynthèsenucléosynthèse.
La lettre W du nom de boson W vient de l'anglais weak signifiant "faible" car il transmet l'interaction faible qui, comme son nom l'indique, est beaucoup plus faible que les autres interactions.
Le boson W étant massif et instable, il est difficile de le créer dans des collisions et de l'observer directement car il se désintègre très rapidement. Sa masse est d'environ 81 GeVGeV ce qui veut dire qu'il pèse autant que 81 protons. Une autre partie de la force nucléaire faible est associée à un autre boson, mais neutre celui-ci : le boson Z.
Boson W et boson Z sont décrits par des équationséquations de Yang-MillsYang-Mills possédant un groupe de Lie de symétrie, SU(2) dans le premier cas et U(1) dans le second. Des cousins de ces bosons découlent naturellement d'extensions du modèle standardmodèle standard de la physiquephysique des particules comme la théorie des cordesthéorie des cordes. Ces bosons W’ et Z’, comme ils sont appelés, sont activement recherchés au LHCLHC.
