Hvad er det svage vekselvirkning i fysik?

Den svage vekselvirkning - er en af de fire fundamentale kræfter, der styrer alt stof i universet. De tre andre - gravitation, elektromagnetisme, og den stærke vekselvirkning. Mens andre kræfter holde ting sammen, den svage kraft spiller en vigtig rolle i deres ødelæggelse.

Den svage vekselvirkning er stærkere tyngdekraft, men det er kun effektiv ved meget korte afstande. Kraft virker på det subatomare niveau, og spiller en afgørende rolle for at sikre energien af stjernerne og skabe elementer. Det er også ansvarlig for en stor del af den naturlige stråling i universet.

Fermi teori

Italiensk fysiker Enrico Fermi i 1933, udviklede en teori til at forklare betahenfald - processen med omdannelsen af en neutron til en proton og en elektron forskydning, der ofte omtales i denne sammenhæng, beta partikel. Han definerede en ny type strøm, den såkaldte svage vekselvirkning, som var ansvarlig for sammenbrud, den grundlæggende proces med transformation af en neutron til en proton, en elektron og en neutrino, der senere blev identificeret som antineutrinos.

Fermi først antaget, at der var en afstand på nul, og Clutch. To partikler havde støder at tvinge bearbejdet. Da det blev klart, at den svage vekselvirkning faktisk er en tiltrækkende kraft, som manifesterer sig i en ekstremt kort afstand, svarende til 0,1% af en proton diameter.

elektrosvage kraft

Den radioaktive henfald af den svage kraft er omkring 100 000 gange mindre end den elektromagnetiske. Imidlertid er det nu kendt, at det er internt elektromagnetisk, og disse to tydeligt forskellige fænomener menes at repræsentere en manifestation af en enkelt elektrosvage kraft. Dette bekræftes af det faktum, at de kommer sammen på energier mere end 100 GeV.

Det er undertiden siges, at den svage vekselvirkning er manifesteret i henfald af molekyler. Men mezhmolekulrnye kræfter er elektrostatiske karakter. De blev opdaget af Van der Waals og bære hans navn.

Standardmodellen

Den svage vekselvirkning i fysik er en del af standardmodellen - elementarpartikel teori, som beskriver den grundlæggende struktur for stof, anvendelse af et sæt af elegante ligninger. Ifølge denne model elementarpartiklerne m. E. Det kan ikke deles i mindre dele, er byggestenene i universet.

En sådan partikel er kvark. Forskere betyder ikke, at der findes noget mindre, men de er stadig på udkig efter. Der er 6 typer eller varianter af kvarker. Læg dem i rækkefølge efter stigende masse:

• øvre;
• lavere;
• land;
• fortryllet;
• dejlige;
• sandt.

I forskellige kombinationer, danner de en lang række typer af subatomare partikler. For eksempel, protoner og neutroner - store partikler atomkerne - kvark består af tre hver. To øvre og nedre omfatter proton. Øvre og nedre to danner en neutron. kvark klasse forandring kan ændre proton til en neutron, derved omdanne et element til et andet.

En anden type partikel er en boson. Disse partikler - vektorer interaktion, som består af bjælker af energi. Fotoner er en type af boson, gluoner - den anden. Hver af disse fire kræfter er resultatet af vekselvirkning mellem bærere. Stærk interaktion er gluon og elektromagnetisk - foton. Graviton teoretisk er bærer af tyngdekraften, men det blev ikke fundet.

W- og Z-bosoner

Svage vekselvirkning medieres W- og Z-bosoner. Disse partikler blev forudsagt af Nobelprismodtagere Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam og i 60'erne i sidste århundrede, og fandt dem i 1983 på Den Europæiske Organisation for Nuclear Research CERN.

W-bosonerne er elektrisk ladet og er angivet med W ⁺ (positivt ladet) og W ^- (negativt ladet). W-boson ændrer sammensætningen af partiklerne. Emitterende elektrisk ladet W-boson, skifter kvark svage kraft karakteren, dreje en proton til en neutron eller omvendt. Dette er, hvad der forårsager kernefusion og gør stjerner brænde.

Denne reaktion skaber tungere grundstoffer, som til sidst udkastede i rummet ved supernovaeksplosioner, at blive byggestenene i planeter, planter, mennesker og alt andet i verden.

neutral strøm

Z-bosonen er neutral og har en svag neutral strøm. Dens interaktion med partiklerne er vanskelig at opdage. Eksperimentelle søger efter den W- og Z-bosoner i 1960'erne førte forskerne til teorien, der kombinerer den elektromagnetiske og den svage kraft i en enkelt "elektrosvage". Men teorien forlangte, at partiklerne-luftfartsselskaber til at være vægtløs, men forskerne har vidst, at W-boson teorien skulle være tung at forklare dens korte rækkevidde. Teoretikere vægt W gennemføres på grund usynlig mekanisme kaldet Higgs mekanisme, der sørger for eksistensen Higgs.

I 2012 CERN meddelt, at forskerne ved hjælp af verdens største accelerator - Large Hadron Collider - observeret en ny partikel, "Higgs boson er relevant."

Beta henfald

Svage vekselvirkning er manifesteret i β-henfald - en proces, hvor en proton omdannes til en neutron og omvendt. Det sker, når en kerne med for mange neutroner eller protoner én af dem konverteret til den anden.

Beta henfald kan gøres på en af to måder:

1. Når beta-minus henfald, undertiden skrives som β ^- henfald, neutron opdelt i en proton og en elektron antineutrino.
2. Svage vekselvirkning manifesteres ved henfald af atomkerner, undertiden skrives som β ⁺ henfald, når protonen er opdelt i en neutron og positron neutrino.

Et af elementerne kan dreje i den anden, når en af dens neutron spontant omdannes til en proton via den negative betahenfald, eller når en af dens protoner spontant omdannes til en neutron gennem β ⁺ henfald.

Dobbelt betahenfald opstår, når en kerne 2 samtidig omdannet til en proton neutron 2 eller omvendt, hvorved den emitterede elektron antineutrinos 2 2 og beta-partikler. I den hypotetiske Neutrinoless dobbelt betahenfald af neutrinoer dannes.

indfangning af elektroner

Proton kan blive til en neutron gennem en proces kaldet indfangning af elektroner eller K-indfangning. Når kernen har et overskydende antal protoner i forhold til antallet af neutroner, elektroner, sædvanligvis fra indersiden af elektronskal som falder ind i kernen. Elektron orbitaler fanget moderen kerne, de produkter, der er datter kerne og neutrino. Atomnummeret af datter kerne opnåede dekrementeres med 1, men det samlede antal protoner og neutroner forbliver den samme.

termonuklear reaktion

Den svage vekselvirkning er involveret i nuklear fusion - reaktionen, som leverer energien fra sol og termonuklear (hydrogen) bombe.

Det første trin i fusionen af hydrogen er en kollision mellem to protoner med tilstrækkelig kraft til at overvinde den gensidige frastødning mærkes af dem på grund af deres elektromagnetiske interaktion.

Hvis de to partikler er anbragt tæt på hinanden, kan en stærk vekselvirkning knytte dem. Dette skaber en ustabil form af helium ⁽² He), der har en kerne med to protoner, i modsætning til den stabile form (nr ^4), som har to protoner og to neutroner.

I den næste fase kommer i spil svag interaktion. På grund af den overflod af protoner en af dem gennemgår betahenfald. Efter dette, den anden reaktion, herunder mellemliggende dannelse og fusion af ^3He sidst danner en stabil ^4He.