Тяжёлая нейтральная частица, переносящая слабое взаимодействие.Z-бозон — это электрически нейтральная, чрезвычайно тяжёлая элементарная частица (около 91 ГэВ/с², почти в 100 раз тяжелее протона), которая вместе с заряженными W-бозонами является переносчиком слабого ядерного взаимодействия — силы, ответственной за бета-распад и ядерные реакции, питающие Солнце. В отличие от фотона, который не имеет массы и переносит электромагнитное взаимодействие, большая масса Z-бозона делает слабое взаимодействие крайне короткодействующим и слабым при обычных энергиях. Z-бозон является краеугольным камнем Стандартной модели физики частиц, и его точные свойства были измерены с исключительной точностью, что обеспечило строгую проверку теории.
Z-бозон был предсказан в конце 1960-х годов Шелдоном Глэшоу, Абдусом Саламом и Стивеном Вайнбергом в рамках теории электрослабого объединения. Он был открыт в 1983 году в ЦЕРНе коллаборациями UA1 и UA2 под руководством Карло Руббии и Симона ван дер Мера, которые были удостоены Нобелевской премии по физике в 1984 году.
Z-бозон обменивается между частицами при слабых взаимодействиях, но, в отличие от W-бозонов, он не изменяет аромат участвующих частиц — он просто передаёт энергию, импульс и спин. Из-за его большой массы обмен им подавлен, если только энергия взаимодействующих частиц не сравнима с его массой, поэтому слабое взаимодействие выглядит «слабым» при низких энергиях. В коллайдерах частиц Z-бозоны обильно рождаются при аннигиляции электронов и позитронов, а их распады (на кварки, лептоны и нейтрино) раскрывают число семейств нейтрино и константы связи слабого взаимодействия.
Точная масса и ширина распада Z-бозона используются для калибровки детекторов частиц и для поиска новой физики за пределами Стандартной модели, такой как дополнительные Z'-бозоны или кандидаты в тёмную материю.
Число лёгких типов нейтрино было определено как ровно три путём измерения невидимой ширины распада Z-бозона на коллайдере LEP в 1990-х годах.
