W′ボソンとZ′ボソン

W ′ボソンは、標準模型のゲージ群SU (3)×SU(2)× U(1)に対して、追加のSU(2)ゲージ群を持つ模型でよく現れる。拡張されたSU(2)×SU(2)対称性は、自発的に対角部分群SU(2) _Wに破れ、これは電弱理論における従来のSU(2)に対応する。

より一般的には、SU(2)のコピーがn個存在し、それらが対角SU(2) _{Wに分解される可能性がある。これにより、} n ² − 1個の異なるW ′ ⁺、W′− 、^およびZ ′ボソンが生じる。このようなモデルは、例えばクィバー図から生じる可能性がある。

W ′ボソンが弱いアイソスピンと結合するためには、余剰のSU(2)と標準模型のSU(2)が混ざり合う必要があります。SU(2)の1つのコピーがTeVスケール付近で破れ（ TeV質量のW ′ボソンを得るため）、標準模型用に2つ目のSU(2)が残ります。これは、SU(2)のコピーが複数存在するリトルヒッグス模型で起こります。W ′はSU(2)の破れから生じるため、一般的には（ほぼ）同じ質量で、W ′の結合に関連する結合を持つZ ′ボソンが伴います。

W ′ボソンを含むがSU(2)因子を含まない別のモデルは、いわゆる331モデルである。${\displaystyle \;\beta =\pm {\tfrac {1}{\sqrt {3\;}}}~.}$対称性の破れ連鎖SU(3) _L × U(1) _W → SU(2) _W × U(1) _Yは、一対の W ′ ^±ボソンと 3 つの Z ′ボソンをもたらします。

W ′ボソンはバルクにSU(2)を持つカルツァ・クライン理論にも現れる。

標準模型を超える様々な物理モデルは、異なる種類のZ 'ボソンの存在を予測している。

新しいU(1)ゲージ対称性を持つモデル

Z ′は、（破れた）U(1)対称性のゲージボソンである。

E6モデル_​

このタイプのモデルには2つのZ 'ボソンが含まれており、これらは一般的に混合することができる。

パティ・サラム

パティ・サラム理論は、4番目のレプトン「色」に加えて、W ′ボソンとZ ′ボソンとの右巻きの弱い相互作用も含んでいる。

動的電弱対称性の破れに関するトップカラーモデルとトップシーソーモデル

これらのモデルはいずれも、特定の凝縮体の形成を選択するZ 'ボソンを含んでいる。

小さなヒッグスモデル

これらのモデルは通常、拡張されたゲージセクターを含み、それはTeVスケール付近で標準模型のゲージ対称性に分解されます。これらのモデルには、1つ以上のZ 'ボソンに加えて、W 'ボソンが含まれることがよくあります。

カルツァ・クラインモデル

Z ′ボソンは、中性バルクゲージ対称性の励起モードである。

シュトゥッケルベルク拡張

Z ′ボソンは、交差するDブレーンを持つ弦理論に見られる結合から生じる（シュトゥッケルベルク作用を参照）。

以下の記述は、「広共振幅」モデルにのみ適用されます。

AW ′ボソンは、クォーク・反クォーク対消滅によって生成された後、レプトンとニュートリノ、またはトップクォークとボトムクォークに崩壊することで、ハドロン衝突型加速器で検出される可能性がある。LHCにおけるW ′発見の到達エネルギーは数TeV程度と予想されている。

Z ′ボソンの直接探索は、利用可能な最高エネルギーにアクセスできるハドロン衝突型加速器で行われます。探索では、高質量ダイレプトン共鳴を探します。Z ′ボソンは、クォークと反クォークの対消滅によって生成され、電子と陽電子のペアまたは反対電荷のミューオンのペアに崩壊します。現在最も厳しい制限はフェルミラボのテバトロンによるもので、Z ′ボソンの結合定数（生成断面積を制御する）に依存します。2006 年現在、テバトロンは、さまざまなモデルで予測される「典型的な」断面積に対して、質量が約 800 GeVまでのZ ′ボソンを排除しています。^{[ 2 ]} 

 最近では、テバトロンによって設定された95%信頼水準の限界の端、あるいはわずかに下回る断面積シグネチャを自然に提供するモデル群が登場しており、そのため、上述の「幅の広い」モデルよりもZ極質量にずっと近い質量範囲のZ ' ボソンに対して検出可能な断面積信号を生成することができる。

このカテゴリーに分類される「狭幅」モデルは、普遍的な余剰次元からのZ ′だけでなく、シュトゥッケルベルク Z ′も予測するものです（ 「Z ′ハンターのガイド」を参照）。これらの論文へのリンクについては、こちらをご覧ください。

2011年4月7日 、テバトロンのCDFコラボレーションは、2つのハドロンジェットを伴うWボソンを生成する陽子-反陽子衝突イベントの過剰を報告した。これはZ 'ボソンの観点から解釈できる可能性がある。^{[ 3 ] [ 4 ]}  

2015年6月2日 、LHCのATLAS実験は、W ′ボソンの証拠を3.4σの有意度で報告したが、正式な発見を主張するにはまだ低すぎる。^{[ 5 ]} CMS実験の研究者も、ATLASの発見を裏付ける信号を独自に報告した。 

2021年3月、ビューティークォークが崩壊して電子やミューオンを生成する際の予期せぬ違いとして、 Z ' ボソンの存在の可能性を示唆する報告がいくつかあった。測定は3.1σの統計的有意性で行われたが、これは発見の十分な証拠として従来考えられている5σレベルをはるかに下回っている。^{[ 6 ]}