Aký je slabá interakcia vo fyzike?

Slabá interakcia - je jednou zo štyroch základných síl, ktoré riadia všetku hmotu vo vesmíre. Ďalšie tri - gravitácia, elektromagnetizmu, a silná interakcia. Zatiaľ čo ostatné sily držať veci pohromade, slabá sila hrá dôležitú úlohu v ich zničenie.

Slabá interakcia je silnejšia gravitácia, ale to je účinné len na veľmi krátke vzdialenosti. Sila pôsobí na subatomárnej úrovni, a zohráva kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní energie hviezd a vytváranie prvkov. Je tiež zodpovedný za veľkú časť prirodzeného žiarenia vo vesmíre.

teória Fermiho

Taliansky fyzik Enrico Fermi v roku 1933 vyvinul teóriu vysvetľujúcu beta rozpad - proces premeny neutrónu na protón a elektrónovým posunutie, sa často označuje v tejto súvislosti, beta častice. Ten je definovaný nový typ energie, tzv slabá interakcia, ktorá je zodpovedná za kolaps, základný procese transformácie neutrónu na protón, elektrón a neutrín, ktorá bola neskôr identifikovaná ako antineutríno.

Fermiho spočiatku predpokladali, že došlo k vzdialenosť nulou a spojka. Dve častice sa spolu susedia vynútiť úpravou. Vzhľadom k tomu, že sa ukázalo, že slabá interakcia skutočnosti je atraktívny sila, ktorá sa prejavuje vo veľmi krátkej vzdialenosti, rovnajúcej sa 0,1% priemeru protónu.

elektroslabá sila

Rádioaktívne rozpad slabé sily je asi 100 000 krát menšia než elektromagnetická. Avšak, to je teraz známe, že je vnútorne elektromagnetické, a tieto dve zreteľne rozdielne javy sa predpokladá, že predstavujú prejav jednej electroweak sily. To potvrdzuje aj skutočnosť, že sa stretnú v energiách viac než 100 GeV.

Niekedy sa hovorí, že slabá interakcia sa prejavuje v rozpadu molekúl. Avšak mezhmolekulrnye sily sú elektrostatické v prírode. Boli objavené Van der Waalsove a nesú jeho meno.

Štandardný model

Slabá interakcia vo fyzike je súčasťou štandardného modelu - elementárnej teórie častíc, ktorý popisuje základnú štruktúru hmoty, pomocou sady elegantných rovníc. Podľa tohto modelu elementárnych častíc m. E. To nemôže byť rozdelená do menších častí, sú základnými stavebnými kameňmi vesmíru.

Jedným z takýchto častíc je tvaroh. Vedci neznamenajú existenciu niečoho menšieho, ale oni sa stále hľadajú. Existuje 6 typov alebo druhov kvarkov. Umiestnite ich v poradí rastúcou hmotnosťou:

• horný;
• nižšia;
• krajiny;
• očarený;
• lovely;
• true.

V rôznych kombináciách, vytvárajú širokú škálu typov subatomárnych častíc. Napríklad, protóny a neutróny - veľkých častíc atómového jadra - tvaroh sa skladá z troch jednotlivých. Dva horné a dolné obsahuje protón. Horné a dolné dva tvoria neutrónov. tvarohu zmena stupňa môže zmeniť protón neutrónu, aby sa z jedného prvku do druhého.

Ďalším typom častíc je bozón. Tieto častice - vektory interakcie, ktoré sa skladajú z nosníkov energie. Fotóny sú typom bozónu, gluónov - druhá. Každá z týchto štyroch síl je výsledkom výmenného interakcie medzi nosičmi. Silná interakcia je gluonova a elektromagnetické - fotónov. Gravitón teoreticky je nositeľom gravitačnej sily, ale nebol nájdený.

W a Z bosons

Slabá interakcia je sprostredkovaná W a Z bozóny. Tieto častice boli predpovedal laureátov Nobelovej ceny Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam a v 60. rokoch minulého storočia, a našiel ich v roku 1983 v Európskej organizácie pre jadrový výskum CERN.

W-bozóny sú elektricky nabité a sú označené W ⁺ (kladne nabité) a W ^- (záporne nabité). W-bozón mení zloženie častíc. Emitujúca elektricky nabité W-bozón, tvaroh slabá sila mení triedu, sústruženie protón do neutrónu alebo naopak. To je to, čo spôsobuje jadrovú fúziu a robí hviezdy horieť.

Táto reakcia vytvára ťažšie prvky, ktoré nakoniec odhodená do priestoru výbuchy supernov, aby sa stal stavebné kamene planét, rastliny, ľudí a všetko ostatné na svete.

nulového prúdu

Z bozón je neutrálny a má slabý neutrálny prúd. Jeho interakcie s časticami, je ťažké odhaliť. Experimentálne vyhľadá W- a Z-bozóny v roku 1960 viedla vedcov k teórii, ktorý kombinuje elektromagnetické a slabé sily do jedného "elektroslabá". Avšak, táto teória požadoval, aby častice-nosiča ako v stave beztiaže, ale vedci známe, že teória W-bozón by malo byť ťažké vysvetliť jeho krátky dosah. Teoretici hmotnosť W vykonáva na účet neviditeľného mechanizmu nazvaný Higgsov mechanizmus, ktorý zabezpečuje pre existenciu Higgsovho.

V roku 2012 CERN oznámil, že vedci používajú najväčší svetový urýchľovač - Large Hadron Collider - pozoroval novú časticu, "Higgsov bozón je to vhodné."

beta rozpad

Slabá interakcia sa prejavuje v beta-rozpadu - proces, v ktorom je prevedený na protón neutrónu a naopak. To nastane, keď jadro s príliš mnohými neutrónmi alebo protóny jednej z nich sa prevedie do druhej.

Beta rozpad možno vykonať jedným z dvoch spôsobov:

1. Keď sa beta-mínus rozpad, niekedy písaný ako beta ^- rozpadu, neutrón rozdelený do protónu a elektrónovým antineutríno.
2. Slabá interakcia sa prejavuje rozpadom atómových jadier, niekedy písaný ako p ⁺ kaz, ak je protón rozdelená do neutrónov a neutrín pozitrónov.

Jedným z prvkov, sa môže obrátiť na druhý, keď jeden z jeho neutrónu spontánne premenená protón cez negatívny beta rozpadu, alebo ak je jeden z jeho protónov spontánne transformované do neutrón prostredníctvom p ⁺ rozkladu.

Double beta rozpad nastane, keď jadro 2 súčasne transformovaný do protónovej neutrón 2 alebo naopak, pričom emitované elektróny antineutríno 2 2 a beta častice. V hypotetickom bezneutrinového dvojitého rozpadu beta neutrín sú vytvorené.

elektrónový záchyt

Proton môže premeniť neutrón prostredníctvom procesu nazývaného elektrónového záchytu alebo K-zachytenie. Keď je jadro má prebytok počet protónov vo vzťahu k počtu neutrónov, elektrónov, zvyčajne od vnútra elektrónovom obale ako spadajúce do jadra. Elektrónové orbitals zachytil matka jadro, na výrobky, ktoré sú dcérou jadro a neutríno. Atómové číslo dcérske jadrá získaná sa zníži o 1, ale celkový počet protónov a neutrónov zostáva rovnaký.

termonukleárna reakcia

Slabá interakcia je zapojený do jadrovej fúzie - reakciu, ktorá dodáva energiu slnka a termonukleárne (vodík) bomby.

Prvým krokom pri fúzii vodíka ku kolízii dvoch protónov s dostatočnou silou pre prekonanie vzájomného odpudzovanie pociťovanú nimi vzhľadom k ich elektromagnetickej interakcie.

Ak sú dve častice usporiadané blízko pri sebe, môže im silná interakcia spájať. To vytvára nestabilné formu hélia ^{(He 2),} ktorá má jadro s dvoch protónov, na rozdiel od stabilnú formu (stupňa ^4), ktorý má dva protóny a dva neutróny.

V ďalšej fáze vstupuje do hry slabej interakcie. Vzhľadom k nadbytku protónov jedna z nich prechádza beta rozpad. Po tom, druhá reakcia, vrátane tvorbu medziproduktu, a fúzie ^3. Nakoniec sa tvoria stabilný ⁴ He.