Hva er det svake samhandling i fysikk?

Den svake samhandling - er en av de fire fundamentale kreftene som styrer all materie i universet. De tre andre - gravitasjon, elektromagnetisme, og den sterke samhandling. Mens andre krefter holde ting sammen, spiller den svake kraften en viktig rolle i deres ødeleggelse.

Den svake interaksjon er sterkere tyngdekraften, men det er effektivt bare ved meget korte avstander. Force virker på subatomære nivå, og spiller en avgjørende rolle i å sikre energi av stjernene og skape elementer. Det er også ansvarlig for en stor del av den naturlige strålingen i universet.

Fermi teori

Italiensk fysiker Enrico Fermi i 1933, utviklet en teori for å forklare den betahenfall - prosessen for omdannelse av et nøytron til et proton og et elektron forskyvning, ofte referert til i denne sammenhengen, det betapartikkel. Han definerer en ny type strøm, den såkalte svake interaksjon, som var ansvarlig for sammenbruddet, den grunnleggende prosessen for transformasjon av en nøytron til et proton, et elektron og et nøytrino, som senere ble identifisert som antineutrinos.

Fermi først antatt at det var en avstand på null og clutchen. To partikler hadde henger å tvinge virket. Siden det ble klart at den svake interaksjon faktisk er en attraktiv kraft, som manifesterer seg i en meget kort avstand, tilsvarende 0,1% av et proton diameter.

elektrosvake kraft

Den radioaktiv nedbrytning av den svake kraften er omtrent 100 000 ganger mindre enn den elektromagnetiske. Det er imidlertid nå kjent at det er internt elektromagnetisk, og disse to distinkt forskjellige fenomener er antatt å representere en manifestasjon av en enkelt elektrosvake kraft. Dette bekreftes av det faktum at de kommer sammen på energier mer enn 100 GeV.

Det sies at den svake vekselvirkning er manifestert i nedbrytning av molekylene. Men mezhmolekulrnye krefter er elektro i naturen. De ble oppdaget av Van der Waals og bærer hans navn.

Standardmodellen

Den svake interaksjon i fysikk er en del av standardmodellen - elementærpartikkel teori, som beskriver den grunnleggende strukturen av materie, ved hjelp av et sett av likninger elegante. Ifølge denne modellen elementærpartikler m. E. Det ikke kan deles i mindre deler, er byggesteinene i universet.

En slik partikkel er kvark. Forskere innebærer ikke at det finnes noe mindre, men de er fortsatt på jakt etter. Det er 6 typer eller varianter av kvarker. Legg dem i rekkefølge av økende masse:

• øvre;
• nedre;
• landet;
• fortryllet;
• deilig;
• sant.

I forskjellige kombinasjoner, danner de en rekke forskjellige typer av subatomiske partikler. For eksempel, protoner og nøytroner - store partikler atomkjerne - kvark bestå av tre hver. To øvre og nedre omfatte proton. Øvre og nedre to danner en nøytron. kvark karakter endring kan endre proton til et nøytron, for derved å transformere et element til et annet.

En annen type partikkel er en boson. Disse partikler - vektorer interaksjon, som består av bjelker av energi. Fotoner er en type boson, gluoner - den andre. Hver av disse fire krefter er resultatet av vekselvirkningen mellom utveksling bærere. Sterk interaksjon er gluon og elektromagnetiske - foton. Graviton teoretisk er en bærer av tyngdekraften, men det ble ikke funnet.

W- og Z-bosoner

Svake interaksjon medieres W- og Z-bosoner. Disse partiklene ble spådd av Nobelprisvinnere Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam og i 60-årene av forrige århundre, og fant dem i 1983 på den europeiske organisasjonen for kjernefysisk forskning CERN.

W-bosonene er elektrisk ladet, og er betegnet med W ⁺ (positivt ladet) og W ^- (negativt ladet). W-boson endrer sammensetningen av partiklene. Emitterende elektrisk ladede boson-W, forandrer kvark svak kraft karakteren, snu et proton til en nøytron eller vice versa. Dette er hva som forårsaker kjernefysisk fusjon og gjør stjerner brenne.

Denne reaksjonen skaper tyngre elementer som til slutt kastet ut i verdensrommet av supernovaeksplosjoner, til å bli byggesteinene i planeter, planter, mennesker og alt annet i verden.

nullstrøm

Z-boson er nøytral og har en svak nullstrøm. Dets interaksjon med partiklene er vanskelig å oppdage. Eksperimentelle søker etter W- og Z-bosoner i 1960-årene ført forskerne til teorien, ved å kombinere elektromagnetiske og den svake kraft til en enkelt "elektrosvake". Men teorien krevde at partiklene-operatører å være vektløs, men forskere har kjent at W-bosonet teorien skal være tung å forklare sin korte rekkevidde. Teoretikere vekt W båret på grunn usynlig mekanisme som kalles Higgs mekanisme som sørger for eksistensen Higgs.

I 2012 kunngjorde CERN at forskere ved hjelp av verdens største gasspedalen - Large Hadron Collider - observert en ny partikkel, "Higgs boson hensiktsmessig."

betahenfall

Svake vekselvirkning er manifestert i β-decay - en prosess hvor et proton omdannes til et nøytron og vice versa. Det oppstår da en kjerne med for mange nøytroner eller protoner en av dem omdannes til den andre.

Betahenfall kan gjøres på en av to måter:

1. Når beta-minus råte, noen ganger skrevet som β ^- forråtnelse, nøytron delt i et proton og et elektron antinøytrino.
2. Svake vekselvirkning er manifestert ved nedbrytning av atomkjerner, noen ganger skrevet som β ⁺ forråtnelse, når proton er delt inn i et nøytron og positron nøytrino.

Et av elementene kan dreie i den andre, når en av dens nøytron spontant omdannes til et proton via den negative betastråling, eller når en av dens protoner spontant omdannes til et nøytron gjennom β ⁺ forråtnelse.

Dobbeltbetastråling oppstår når en kjerne 2 på samme tid omdannes til et proton nøytron 2 eller vice versa, hvorved den utsendte elektronet antineutrinos 2 2 og betapartikler. I det hypotetiske Neutrinoless dobbel betastråling av nøytrinoer dannes.

Electron fangst

Proton kan slå inn i en nøytron gjennom en prosess kalt elektronopptak-eller K-fangst. Når kjernen har et overskytende antall protoner i forhold til antallet nøytroner, elektroner, vanligvis fra innsiden av elektronskall som faller inn i kjernen. Elektron orbitaler fanget mor kjernen, produkter som er datteren kjernen og nøytrino. Atomnummeret til datter kjernen oppnådd blir dekrementert med 1, men det totale antall protoner og nøytroner forblir den samme.

termonukleær reaksjon

Den svake interaksjon er involvert i kjernefusjon - reaksjonen som forsyner energi fra solen og termonukleære (hydrogen) bombe.

Det første trinnet i fusjonen av hydrogen er en kollisjon mellom to protoner med nok kraft til å overvinne den gjensidige frastøting følt av dem på grunn av deres elektromagnetisk vekselvirkning.

Dersom de to partikler er anordnet i nærheten av hverandre, kan en sterk vekselvirkning knytte dem. Dette skaper en ustabil form av helium ⁽² He), som har en kjerne med to protoner, i motsetning til den stabile formen (No ^4), som har to protoner og to nøytroner.

I den neste fasen kommer inn i bildet svak interaksjon. På grunn av overdoser av protoner en av dem utsettes for betastråling. Etter at den andre reaksjon, herunder mellomliggende dannelse og sammensmelting av ³ Han danner til slutt et stabilt ⁴ He.