Cal é a interacción débil en física?

A interacción débil - é unha das catro forzas fundamentais que rexen toda a materia no universo. Os outros tres - gravitación, electromagnetismo e a interacción forte. Mentres outras forzas manter as cousas en conxunto, a forza débil ten un papel importante na súa destrución.

A interacción débil é máis forte gravidade, pero é eficaz só en distancias moi curtas. Forza actúa no nivel subatômico, e ten un papel crucial para garantir a enerxía das estrelas e creando elementos. Tamén é responsable de gran parte da radiación natural no universo.

teoría Fermi

físico italiano Enrico Fermi, en 1933, desenvolveu unha teoría para explicar o decaemento beta - o proceso de conversión dun neutrón nun protón e un electrón desprazamento, moitas veces referida neste contexto, a partícula beta. Definiu un novo tipo de poder, a chamada interacción débil, que foi responsable do colapso, o proceso fundamental de transformación dun neutrón nun protón, un electrón e un neutrino, que máis tarde foi identificado como antineutrinos.

Fermi inicialmente asumido que había unha distancia de cero ea embrague. Dúas partículas tiña contiguo para forzar funcionou. Desde que se fixo evidente que a interacción débil, en realidade, é unha forza atractiva, que se manifesta nun moi pouca distancia, igual a 0,1% de un diámetro de protóns.

forza eletrofraca

O decaemento radioactivo do a forza débil é de preto de 100 000 veces menor que a electromagnética. Con todo, sábese agora que é internamente electromagnética, e estes dous fenómenos distintos son acreditados para representar unha manifestación dunha única forza eletrofraca. Isto é confirmado polo feito de que eles veñen xuntos con enerxías superiores a 100 GeV.

Ás veces se di que a interacción débil maniféstase na descomposición de moléculas. Con todo forzas mezhmolekulrnye son de natureza Electrostática. Eles foron descubertos por Van der Waals e levan o seu nome.

O modelo estándar

A interacción débil en física é parte do modelo estándar - a teoría das partículas elementais, que describe a estrutura fundamental da materia, utilizando un conxunto de ecuacións elegante. Segundo este modelo as partículas elementais m. E. Isto non pode ser dividido en partes menores, son os bloques de construción do universo.

Tal partícula é quark. Os científicos non implica a existencia de algo máis pequeno, pero aínda están a buscar. Hai 6 tipos ou variedades de quarks. Pon-os en orde de masa crecente:

• superior;
• inferior;
• país;
• encantada;
• encantador;
• certo.

En varias combinacións, eles forman unha gran variedade de tipos de partículas sub atómicas. Por exemplo, os protóns e neutróns - grandes partículas de núcleo atómico - quark consisten de tres cada un. Dous superior e inferior comprenden protóns. Superior e inferior dúas formar un neutrón. cambio de grao quark pode cambiar de protóns a un neutrón, transformando así un elemento a outro.

Outro tipo de partícula é un Higgs. Estas partículas - vectores de interacción, que consisten en feixes de enerxía. Fotóns son un tipo de Higgs, glúons - o outro. Cada unha destas catro forzas é o resultado da interacción de troco entre as transporte. interacción forte é glúon e electromagnética - fotón. Gravitão teoricamente é un vehículo da forza da gravidade, pero non se atopou.

W- e Z-bosóns

interacción débil é mediada W- e Z-bosóns. Estas partículas foron previstos polos laureados co Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam e na década de 60 do século pasado, e atopouse os en 1983, a Organización Europea para Investigación Nuclear CERN.

W-bosóns carga electricamente e son denotados por W ⁺ (cargado positivamente) e W ^- (cargada negativamente). W-Higgs modifica a composición das partículas. Emitting cargada electricamente W-Higgs, quark forza feble modifica o grao, transformando un protón nun neutróns ou viceversa. Isto é o que fai que a fusión nuclear e fai estrelas queimar.

Esta reacción xera elementos máis pesados que, finalmente, ejetados ao espazo por explosións de supernovas, a facer-se os bloques de construción de planetas, plantas, xente e todo o máis no mundo.

corrente de neutro

Z-Boson é neutro e ten unha cadea de neutro feble. Súa interacción coas partículas é difícil de detectar. investigacións experimentais para a W- e Z bósons na década de 1960 levou os científicos a teoría, combinando a electromagnética ea forza feble nun único "eletrofraca". Con todo, a teoría esixía que as partículas portadoras de ser lixeiro, pero os científicos sabido que a teoría W-Higgs debe ser abondo para explicar a súa gama curta. Teóricos peso W realizada en conta mecanismo invisible chamado mecanismo de Higgs que prevé a existencia de Higgs.

En 2012, o CERN anunciou que os científicos utilizan maior acelerador do mundo - o Large Hadron Collider - observou unha nova partícula "o bosón de Higgs apropiado."

decaimento beta

interacción débil é manifestada en β-Cari - un proceso no que un protón é converter a un neutrón e viceversa. Ocorre cando un núcleo con moitos neutróns ou protóns un deles converter a outro.

decaimento beta pódese facer nunha de dous xeitos:

1. Cando decaemento beta-menos, ás veces escrito como β ^- decadencia, neutrón dividido nun protón e un antineutrino do electrón.
2. interacción débil é manifestada polo decaemento dos núcleos atómicos, ás veces escrito como β ⁺ decadencia, cando o protón divídese nun neutrón e un pósitron neutrino.

Un dos elementos pode xirar na outra, cando un dos seus neutróns espontaneamente transformada nun protón través do decaimento beta negativo, ou cando un dos seus protóns espontaneamente transformado nun de neutróns mediante β ⁺ deterioración.

Dobre decaemento beta ocorre cando un núcleo 2, á vez transformada nun protón de neutróns 2 ou viceversa, polo que a emisión de electróns antineutrinos 2 2 e beta partículas. No hipotético Neutrinoless dobre decaemento beta de neutrinos son formadas.

captura de electróns

Proton pode converterse nun neutrón través dun proceso chamado de captura de electróns ou K-captura. Cando o núcleo ten un exceso número de protóns en relación ao número de neutróns, electróns, xeralmente a partir do interior do depósito de electróns como caendo dentro do núcleo. orbitais de electróns capturado o núcleo nai, os produtos que son o núcleo filla e neutrino. O número atómico do núcleo filla obtido é decrementado nun, pero o número total de protóns e neutróns permanece o mesmo.

reacción termonuclear

A interacción feble está implicado na fusión nuclear - a reacción que ofrece a enerxía da (hidróxeno) e bomba sol termonuclear.

O primeiro paso para a incorporación de hidróxeno é unha colisión de dous protóns con forza suficiente para gañar a repulsión mutua sentida por eles debido á súa interacción electromagnética.

As dúas partículas son dispostos preto un do outro, unha interacción forte pode asociar a eles. Isto crea unha forma inestable de helio ⁽² He), que ten un núcleo con dous protóns, a diferenza da forma estable (n ° ^4), que ten dous protóns e dous neutróns.

Na seguinte fase entra en xogo interacción feble. Debido ao exceso de protóns dun deles sofre desintegración beta. Despois diso, a outra reacción, incluíndo a formación intermedia e de fusión de ³ El finalmente formar un estable ^4He.