W和Z玻色子是传递弱相互作用的基本粒子；弱相互作用是标准模型所描述的基本相互作用之一。它们包括带正电的W⁺、带负电的W⁻和电中性的Z⁰，后者通常简称为Z。它们使物质粒子能够通过弱相互作用改变种类或发生散射。1983年，欧洲核子研究组织发现了这些粒子，为电弱理论的核心预言提供了直接的实验证实。(home.cern)
物理性质
W和Z粒子是自旋角动量量子数为1的玻色子，因此属于矢量玻色子。W⁺和W⁻所带的电荷符号相反，大小均等于一个基本电荷，两者互为反粒子。Z不带电荷，是自身的反粒子。它们都不带与强相互作用有关的色荷。W和Z的质量分别约为80.4 GeV/c²和91.2 GeV/c²，均远大于普通原子的组成粒子。(pdgweb.lbl.gov)
两者都不稳定。它们的衰变宽度分别约为2.1 GeV和2.5 GeV，对应的平均寿命约为秒。这里，衰变宽度通过关系式，以能量单位表示寿命的倒数。它们较大的质量也解释了弱相互作用特征作用范围很短的原因：尺度仅为几乘以米。这一尺度不同于高能实玻色子在衰变前运动的距离。(pdgweb.lbl.gov)
带电弱流与中性弱流
W交换产生带电流相互作用。在物质粒子的相互作用顶点，所交换的W传递一个单位的电荷，将带电轻子与中微子相联系，或将上型夸克与下型夸克相联系。例如，中微子可以与物质发生散射，产生一个电子或另一种带电轻子。整个过程仍然遵守电荷守恒。(cds.cern.ch)
在贝塔衰变中，中子内部的一个下夸克通过虚W⁻转变为上夸克，而虚W⁻与一个电子和一个电子反中微子相连接。从复合粒子的层面来看，中子转变成了质子。由于衰变能量远低于W的静止能量，这一过程不会产生可自由传播的在壳W粒子。在量子计算中，W的作用由内部传播子表示。(cds.cern.ch)
Z交换产生中性流相互作用，不传递电荷。因此，中微子可以与电子或夸克发生散射，同时仍保持为中微子。与光子不同，Z既与带电的物质粒子相互作用，也与电中性的中微子相互作用。W相互作用耦合于左手征费米子场及其共轭的反费米子场；Z相互作用对左手征和右手征带电费米子的耦合则有所不同。这种结构使弱相互作用破坏宇称对称性，即将一个过程与其空间镜像联系起来的对称性。(cds.cern.ch)
电弱理论与质量的产生
电弱相互作用在一个统一的规范理论框架内描述弱相互作用和电磁学，其基础是对称群。在对称性破缺之前，该理论的场包括三个弱同位旋规范场和一个超荷场。物理上的W粒子来自其中两个弱同位旋场的组合；Z和光子则来自其余中性场的混合。(pdg.lbl.gov)
通过希格斯机制，希格斯场获得非零的真空期望值。W和Z由此获得质量，而光子仍然没有质量。每个有质量的矢量玻色子都有三个物理偏振态，其中包括一个纵向偏振态。在树图级近似下，采用的单位制，有
其中，和为规范耦合常数，为希格斯场的真空期望值。由此可得，但量子修正会改变实测物理量之间的关系。(pdg.lbl.gov)
预言与发现
20世纪60年代发展起来的电弱理论预言了带电的W粒子和中性的Z粒子。1973年，欧洲核子研究组织的加尔加梅勒实验观测到弱中性流事件，在能够直接产生Z粒子之前，就为理论预言的这一相互作用提供了证据。这些事件涉及中微子散射，但没有伴随带电流反应所特有的带电轻子。(home.cern)
欧洲核子研究组织将超级质子同步加速器改造为质子—反质子对撞机后，随即实现了直接发现。UA1和UA2实验通过高能带电轻子以及中微子造成的缺失动量，识别出W候选事件。欧洲核子研究组织于1983年1月25日宣布发现W粒子，同年6月又宣布发现Z粒子。卡洛·鲁比亚和西蒙·范德梅尔因促成这些发现的贡献而获得1984年诺贝尔物理学奖，这些贡献包括对撞机项目以及反质子束的随机冷却技术。(home.cern)
衰变与精密测量
W玻色子主要衰变为一个夸克—反夸克对，或一个带电轻子及其对应的中微子或反中微子。Z玻色子则衰变为夸克—反夸克对、带电轻子—反轻子对，以及中微子—反中微子对。Z衰变中约70%为强子衰变，20%为不可见的中微子衰变，10%产生带电轻子对。(pdgweb.lbl.gov)
大型正负电子对撞机上的测量确定了Z共振的线形及其不可见衰变宽度。这些测量表明，有三种轻中微子具有通常的弱相互作用耦合，并且能够在Z衰变中产生；这些结果并不排除更重的中微子，也不排除不具有这种耦合的假想中微子。在大型强子对撞机上，W和Z的产生、质量、衰变率及相互作用为理论提供了精密检验。它们的质量对涉及其他粒子的量子修正尤为敏感，因此可以将直接测量结果与电弱拟合给出的预言进行比较。(home.web.cern.ch)