Промежуточные бозоны

    Электромагнитное взаимодействие и сильное взаимодействие можно описать с помощью обмена квантами соответствующих полей - фотонами (γ-квантами) и глюонами. Фотоны и глюоны являются калибровочными бозонами электромагнитного и сильного полей.
    Слабое взаимодействие также обусловлено обменом тяжелыми заряженными бозонами W⁺ и W⁻ и нейтральным бозоном Z со спином 1. Распад нейтрона

n → p + e⁻ + _e

Диаграмма распада d-кварка

на кварковом уровне выглядит как бы проходящим в два этапа. На первом этапе происходит превращение d-кварка в u-кварк и W⁻-бозон

d → u + W⁻

на втором W ^--бозон распадается, превращаясь в электрон и антинейтрино

W⁻ →  e⁻ + _e.

    В стандартной модели, развитой в работах С. Вайнберга, А. Салама и Ш. Глэшоу, W⁻, W⁺, Z⁰-бозоны и
-квант являются квантами единого электрослабого поля. Стандартная модель, объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействия, предсказывает связь между константами электромагнитного и слабого взаимодействий и соотношение между массами заряженных и нейтральных бозонов:

, ,

где _W - угол Вайнберга. Извлеченная из экспериментов величина sin² _W = 0.23.
    Полученные экспериментально значения масс бозонов (m^эксп(W^±) = (80.419 + 0.056) ГэВ, m^эксп(Z) = (91.1882 + 0.0022) ГэВ) находились в очень хорошем согласии со стандартной теорией.(Между открытием нейтральных токов и наблюдением векторных бозонов прошло 10 лет.)
По аналогии с сильным взаимодействием члены одного семейства, порождаемые W⁻ или W⁺-бозоном объединяются в слабые левоспиральные изоспиновые дублеты

и

со слабым изоспином T = 1/2, которым приписываются значения T₃ = +1/2 (_e,u) и T₃ = -1/2 (e,d). У антифермионов проекции слабого изоспина имеют противоположные знаки.
Слабые взаимодействия с изменением заряда (заряженные токи) описываются состояниями |T = 1, T₃ = +1> и |T = 1, T₃ = -1>. Они происходят с испусканием или поглощением W⁻ или W⁺-бозонов. Слабые процессы с участием Z-бозона были названы процессами с нейтральными слабыми токами.
    В стандартной модели лептоны и кварки группируются в левоспиральные дублеты - поколения.

1 поколение	2 поколение	3 поколение

Заряженные токи в лептонных процессах получаются при движении по столбцам. Заряженные токи в процессах с кварками возможны не только при движении по столбцам, но и между поколениями, т.е. слабое взаимодействие смешивает кварки. Изменения аромата кварков происходит только с помощью заряженных токов. Нейтральные токи аромата кварков не изменяют.

    W^±, Z - искали в реакциях столкновения протонов и антипротонов

    Энергии встречных пучков 2*270 Гэв.
    W^±, Z-бозоны образуются в результате взаимодействия одного из кварков протона с антикварком антипротона

u + → W+	u +  → Z	(2)
+ d → W−	d + → Z

    Полное сечение взаимодействия протонов с антипротонами при энергии сталкивающихся частиц 2·270 Гэв составляет почти 60 мбарн. В то время как сечение реакции (1) составляет 10^-8 от полного сечения. То есть W^± бозоны нужно было обнаруживать на фоне -10^-8 посторонних частиц.
    Для надёжного выделения W^±, Z бозонов на уровне такого высокого фона адронов было использовано то обстоятельство, что W^±, Z бозоны могут распадаться с испусканием лептонов. Тогда событие (1) можно идентифицировать следующим образом. В точке взаимодействия  p в направлении   перпендикулярном пучку должны вылетать электроны, имеющие энергию  > 15 Гэв.
    Восстановление полной кинематики событий позволило определить массу W^± бозона
    Современные значения характеристик W^±, Z бозонов приведены в таблице.

    Z-бозоны идентифицировались по их схемам распада.

    Полным ширинам W^±, Z бозонов соответствуют времена жизни τ = ћ/Г ≈ 3·10^-25 с.
    Величина характерного радиуса слабого взаимодействия  R, переносимого W^±, Z бозонами
    R = /(M_wc) ≈ 2·10^-16 см.