Fizikte zayıf etkileşim nedir?

Zayıf etkileşim - evrendeki tüm maddeyi yöneten dört temel kuvvetten biri. Diğer üç - gravitasyon, elektromanyetizma ve güçlü etkileşim. Diğer kuvvetler birlikte bir şeyler tutun da, zayıf kuvvet onların yok edilmesinde önemli bir rol oynamaktadır.

Zayıf etkileşim daha güçlü yerçekimi, ancak yalnızca çok kısa mesafelerde etkilidir. Kuvvet atomaltı düzeyde davranır ve yıldızların enerjisini sağlanması ve unsurları oluşturmada önemli bir rol oynar. Aynı zamanda evrendeki doğal radyasyonun büyük bir kısmı sorumludur.

Fermi teorisi

çoğu zaman bu bağlamda, beta partikülü olarak ifade edilen bir proton bir nötron ve bir elektron değiştirme, dönüşüm sürecini - 1933 İtalyan fizikçi Enrico Fermi p çürüme açıklamak için bir teorisi geliştirdi. O güç yeni bir tür tanımlanan, çökme, bir proton bir nötronun dönüşüm temel işlemi, bir elektron ve daha sonra antineutrinos olarak tanımlanan bir nötrinonun, sorumlu olduğu sözde zayıf etkileşim.

Fermi başlangıçta sıfır ve Debriyaj bir mesafe olduğunu varsaydık. İki parçacıklar işlenmiş zorlamak için bitişik almıştı. berrak hale yana zayıf etkileşim aslında olduğu bir çekme kuvveti, bir proton çapının% 0.1'e eşit bir derece kısa bir mesafe olarak kendini gösterir.

elektrozayıf kuvvet

radyoaktif bozunma zayıf kuvvet elektromanyetik yaklaşık 100 000 kat daha küçüktür. Ancak, şimdi içten elektromanyetik olduğunu ve bu iki tamamen farklı fenomenler tek elektrozayıf kuvvetin bir tezahürü temsil inanılan olduğu bilinmektedir. Bu da 100 GeV daha enerjileri bir araya gelip gerçeğiyle doğrulanmıştır.

Bazen zayıf etkileşim molekülleri de bozunumu tezahür söylenir. Ancak mezhmolekulrnye kuvvetleri doğada elektrostatik bulunmaktadır. Onlar Van der Waals tarafından keşfedilen ve onun adını taşıyan bulundu.

standart modelin

temel parçacık teorisi, zarif denklem kümesi kullanılarak, maddenin temel yapısını açıklar - fizik zayıf etkileşim standart model bir parçasıdır. Bu modele göre, temel parçacıklar , küçük parçalara bölünmüştür olamaz Bu. E. m evrenin yapı taşlarıdır.

Bu tür bir parçacık kuark. Bilim adamları daha küçük bir şeyin varlığını ima etmez, ama onlar hala arıyoruz. 6 tipleri veya kuark çeşidi vardır. artan kütle sırasına göre yerleştirin:

• üst;
• alt alkil;
• ülke;
• mest;
• güzel;
• doğru.

Çeşitli kombinasyonlarda atom altı parçacıkların tiplerinin çeşitli oluşturur. Büyük parçacıklar - Örnek, proton ve nötron için atom çekirdeği - kuark üç her oluşmaktadır. İki üst ve alt proton ihtiva eder. Üst ve alt iki bir nötron oluşturur. kuark sınıf değiştirme ve böylece başka bir eleman, dönüştürücü bir nötron için proton değiştirebilir.

parçacığın bir başka tipi bir boson olup. Bu partiküller, - kiriş oluşur vektörleri etkileşimi, enerji. Fotonlar bozonun, gluonların bir türüdür - Diğer. Bu dört kuvvetlerinin her biri, taşıyıcı arasındaki değişim etkileşiminin bir sonucudur. foton - Kuvvetli bir etkileşim gluon ve elektromanyetik olduğu. Çekimsel teorik yerçekimi kuvvetinin bir taşıyıcı, ancak bulunamadı.

W ve Z-bozonlar

Zayıf etkileşim W- ve Z-bozonların yoğunlaşmasını aracılık eder. Bu parçacıklar Nobel ödüllü Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam tarafından ve geçen yüzyılın 60'lı yıllarda tahmin ve Nükleer Araştırma CERN Avrupa Örgütü de 1983 yılında onları bulundu.

W bozonlar elektriksel olarak şarj edilir ve W (pozitif yüklü) ⁺ ve W ile gösterilir ^- (negatif yüklü). W bozon partiküllerinin kompozisyonunun değiştirir. elektriksel olarak W bozonun şarj yayan, kuark, zayıf kuvvet nötron ya da tam tersi bir proton dönerek sınıf değiştirir. Bu neyin sebep olduğu nükleer füzyon ve yıldız yakmak yapar.

Bu reaksiyon sonunda gezegenlerin, bitkilerin, insan ve dünyada her şey yapı taşları olmaya, süpernova patlamaları tarafından uzaya atılır ağır elementleri oluşturur.

nötr akım

Z bozon nötr ve zayıf bir nötr akımı vardır. parçacıklarla Onun etkileşim tespit etmek zordur. 1960'larda W- ve Z bozonu için deneysel arar elektromanyetik ve tek "elektrozayıf" içine zayıf kuvvet birleştirerek, teoriye bilim adamları açtı. Bununla birlikte, teori partikülleri-taşıyıcılar ağırlıksız olmak, ancak bilim adamları W boson teorisi kısa olmasını açıklamak ağır olması gerektiğini bilinen talep etti. Hesap görünmez mekanizması üzerinde taşınan B Teorisyenleri ağırlık varlığı Higgs sağlar Higgs mekanizması adı.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - - Yeni bir parçacık gözlenen 2012 yılında CERN dünyanın en büyük hızlandırıcı kullanarak bilim adamları açıkladı "Uygun bozonu Higgs."

Beta bozunumu

Zayıf etkileşim β-çürüme kendini gösterir - bir proton tersi bir nötron dönüştürülür ve edildiği bir işlem. Çok fazla nötronlar veya protonlar bunlardan biri ile bir çekirdek diğer dönüştürüldü ortaya çıkar.

Beta bozunumu iki yoldan biriyle yapılabilir:

1. Beta-eksi bozunumu, bazen β olarak yazıldığında ^- çürüme, nötron bir proton ve bir elektron antineutrino ayrılır.
2. Zayıf etkileşim proton, bir nötron ve pozitron nötrinoya ayrılmıştır atom çekirdeklerinin çürüme, bazen p ⁺ çürüme olarak yazılır, ile kendini göstermektedir.

Bunu nötronun bir kendiliğinden negatif Beta çürümesi ya da onun proton bir kendiliğinden P ile nötron haline ⁺ çürüme ile bir proton dönüştürüldüğünde elemanların biri, diğer dönebilir.

Aynı zamanda bir çekirdek 2 elektron yayılan antineutrinos 2 2 ve beta parçacıkları, burada bir proton nötron 2 ya da tam tersi, dönüştürüldüğü zaman çift beta bozunumu ortaya çıkar. Nötrinoların varsayımsal Neutrinoless çift beta bozunması olarak oluşturulur.

elektron yakalama

Proton elektron yakalama veya K-yakalama adı verilen bir işlem ile nötron dönüşebilir. Çekirdek genelde çekirdek içine düşmesi gibi elektron kabuğu iç tarafından nötron, elektron sayısına göre proton aşırı sayıda olduğunda. Elektron orbitalleri, kızı çekirdeği ve nötrino ürünler anne çekirdeği ele geçirdi. Elde edilen kızı çekirdeğin atom numarası 1 ile azaltılır, ancak proton ve nötron sayısı aynı kalır.

nükleer reaksiyon

zayıf bir etkileşim, nükleer füzyon katılır - güneş ve thermonuclear (hidrojen) bombasının enerji sağlayan reaksiyonu.

hidrojen birleşmesi ilk adım nedeniyle elektromanyetik etkileşim onlar tarafından keçe karşılıklı itmeyi üstesinden gelmek için yeterli bir kuvvet ile, iki proton çarpışma.

iki parçacık birbirine yakın yerleştirilmiş ise, güçlü bir etkileşim bunları ilişkilendirebilir. Bu, iki protonu olan bir çekirdeğe sahip helyum kararsız bir form ⁽² O) oluşturan iki proton ve iki nötron vardır stabil bir formda (Resim ^4), farklı olarak.

Bir sonraki aşamada oynamak zayıf etkileşim girer. Nedeniyle proton çok artışına bunlardan biri beta çürümesini uğrar. Daha sonra, ara ürün oluşumu ve ³ füzyon gibi, diğer reaksiyon, Sonunda stabil ⁴ He oluştururlar.