ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอในฟิสิกส์คืออะไร?

อ่อนแอปฏิสัมพันธ์ - เป็นหนึ่งในสี่แรงพื้นฐานที่ควบคุมทุกเรื่องในจักรวาล อีกสาม - แรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าและ ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ในขณะที่กองกำลังอื่น ๆ ถือสิ่งที่ร่วมกันที่กำลังอ่อนแอมีบทบาทสำคัญในการทำลายของพวกเขา

การทำงานร่วมกันเป็นแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอแข็งแรง แต่มันจะมีผลเฉพาะในระยะที่สั้นมาก กองทัพทำหน้าที่ในระดับโมเลกุลและมีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบการใช้พลังงานของดาวและการสร้างองค์ประกอบ นอกจากนี้ยังเป็นผู้รับผิดชอบในการเป็นส่วนใหญ่ของรังสีตามธรรมชาติในจักรวาล

ทฤษฎีแฟร์

อิตาลีฟิสิกส์เอนรีโกเฟอร์มีในปี 1933, พัฒนาทฤษฎีที่จะอธิบายการสลายตัวของเบต้า - ขั้นตอนการแปลงของนิวตรอนเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ที่มักจะอ้างถึงในบริบทนี้อนุภาคเบต้า เขากำหนดรูปแบบใหม่ของการใช้พลังงานที่เรียกว่าการปฏิสัมพันธ์อ่อนแอซึ่งเป็นผู้รับผิดชอบสำหรับการล่มสลายกระบวนการพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงของนิวตรอนเข้าไปโปรตอนอิเล็กตรอนและนิวตริโนซึ่งถูกระบุว่าภายหลังเป็น antineutrinos

แฟร์แรกสันนิษฐานว่ามีระยะห่างจากศูนย์และคลัทช์ สองอนุภาคได้ติดที่จะบังคับให้ทำงาน เพราะมันเป็นที่ชัดเจนว่าการปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอจริงคือ แรงที่น่าสนใจ ซึ่งปรากฏตัวในระยะสั้นมากเท่ากับ 0.1% ของเส้นผ่าศูนย์กลางโปรตอน

แรง electroweak

สลายกัมมันตรังสีของ แรงที่อ่อนแอเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 100 000 ครั้งมีขนาดเล็กกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ก็เป็นที่รู้จักกันตอนนี้ว่ามันเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าภายในและทั้งสองปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดมีความเชื่อมั่นที่จะเป็นตัวแทนประกาศของแรง electroweak เดียว นี่คือคำยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขามารวมกันที่พลังงานมากกว่า 100 GeV

มันเป็นบางครั้งกล่าวว่าการมีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นที่ประจักษ์ในการสลายตัวของโมเลกุล อย่างไรก็ตามกองกำลัง mezhmolekulrnye มีไฟฟ้าสถิตในธรรมชาติ พวกเขาถูกค้นพบโดย Van der Waals และชื่อของหมี

รูปแบบมาตรฐาน

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอในฟิสิกส์เป็นส่วนหนึ่งของรุ่นมาตรฐาน - ทฤษฎีอนุภาคมูลฐานซึ่งอธิบายถึงโครงสร้างพื้นฐานของเรื่องโดยใช้ชุดของสมสง่างาม ตามรูปแบบนี้ อนุภาคมูลฐาน ม. อีที่ไม่สามารถแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กเป็นหน่วยการสร้างของจักรวาล

หนึ่งอนุภาคดังกล่าวเป็นควาร์ก นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้หมายความการดำรงอยู่ของสิ่งที่มีขนาดเล็ก แต่พวกเขาจะยังคงมองหา มี 6 ชนิดหรือสายพันธุ์ของควาร์กมี วางไว้ในคำสั่งของมวลที่เพิ่มขึ้น:

• บน;
• ต่ำ
• ประเทศ;
• หลงเสน่ห์;
• น่ารัก;
• จริง

ในชุดต่างๆที่พวกเขาในรูปแบบที่หลากหลายของประเภทของอนุภาค ยกตัวอย่างเช่นโปรตอนและนิวตรอน - อนุภาคขนาดใหญ่ นิวเคลียสของอะตอม - ควาร์กประกอบด้วยสามแต่ละ สองด้านบนและด้านล่างประกอบด้วยโปรตอน บนและรูปแบบที่สองที่ต่ำกว่านิวตรอน ควาร์กการเปลี่ยนแปลงคะแนนสามารถเปลี่ยนโปรตอนนิวตรอนจึงเปลี่ยนองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีก

ชนิดของอนุภาคก็คือ Boson เหล่านี้อนุภาค - ปฏิสัมพันธ์เวกเตอร์ซึ่งประกอบด้วยคาน ของพลังงาน โฟตอน เป็นประเภทของ Boson, กลูออน - การอื่น ๆ แต่ละเหล่านี้สี่กองกำลังเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยนระหว่างผู้ให้บริการ ปฏิสัมพันธ์แข็งแกร่งเป็น gluon และแม่เหล็กไฟฟ้า - โฟตอน Graviton ทฤษฎีเป็นผู้ให้บริการของแรงโน้มถ่วงของโลก แต่มันก็ไม่พบ

W- และ Z-bosons

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นสื่อกลาง W- และ Z-bosons อนุภาคเหล่านี้ถูกคาดการณ์โดยรางวัลโนเบลสตีเวนไวน์เบิร์ก, เชลดอนกลาชว์แับดุสซาลามและในยุค 60s ของศตวรรษที่ผ่านมาและพบว่าพวกเขาในปี 1983 ที่องค์การยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์เซิร์น

W-bosons จะเรียกเก็บด้วยระบบไฟฟ้าและมีการแสดงโดย W ⁺ (ประจุบวก) และ W ^- (ประจุลบ) W-Boson เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอนุภาค เปล่งประจุไฟฟ้า W-Boson, ควาร์กแรงอ่อนแอเปลี่ยนแปลงชั้นประถมศึกษาปีที่เปลี่ยนโปรตอนเป็นนิวตรอนหรือในทางกลับกัน นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิด นิวเคลียร์ฟิวชัน และทำให้ดาวเผา

ปฏิกิริยานี้จะสร้างธาตุที่หนักกว่าที่ในที่สุดก็พุ่งออกมาเข้ามาในพื้นที่โดยการระเบิดซูเปอร์โนวาที่จะกลายเป็นกลุ่มอาคารของดาวเคราะห์พืชคนและทุกสิ่งทุกอย่างในโลก

ปัจจุบันเป็นกลาง

Z-Boson เป็นกลางและมีความเป็นกลางในปัจจุบันอ่อนแอ ปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคเป็นเรื่องยากในการตรวจสอบ ค้นหาทดลองสำหรับ W- และ Z-bosons ในปี 1960 ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทฤษฎีการรวมแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอ่อนแอเป็นคนเดียว "electroweak" แต่ทฤษฎีที่เรียกร้องให้อนุภาคผู้ให้บริการจะต้องมีน้ำหนัก แต่นักวิทยาศาสตร์ได้รู้ว่าทฤษฎี W-Boson ควรจะหนักที่จะอธิบายช่วงสั้น น้ำหนักทฤษฎี W ดำเนินการในบัญชีของกลไกที่มองไม่เห็นเรียกว่ากลไกฮิกส์ที่ให้สำหรับการดำรงอยู่ฮิกส์

ในปี 2012 เซิร์นประกาศว่านักวิทยาศาสตร์โดยใช้ตัวเร่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก - ขนาดใหญ่ Hadron Collider - สังเกตอนุภาคใหม่ "ฮิกส์ boson ที่เหมาะสม."

เบต้าสลาย

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นที่ประจักษ์ในβ-ผุ - กระบวนการที่โปรตอนจะถูกแปลงเป็นนิวตรอนและในทางกลับกัน มันเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสด้วยนิวตรอนมากเกินไปหรือโปรตอนหนึ่งของพวกเขาแปลงอื่น ๆ

การสลายตัวของเบต้าสามารถทำได้ในหนึ่งในสองวิธี:

1. เมื่อเบต้าสลายลบบางครั้งเขียนเป็นβ ^- ผุนิวตรอนแบ่งออกเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน antineutrino
2. ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นที่ประจักษ์จากการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอมที่บางครั้งเขียนเป็นβ ⁺ สลายเมื่อโปรตอนถูกแบ่งออกเป็นนิวตรอนและโพซิตรอนนิวตริโน

หนึ่งในองค์ประกอบที่สามารถเปิดในที่อื่น ๆ เมื่อหนึ่งในนิวตรอนมันกลายเป็นธรรมชาติเข้าโปรตอนผ่านเบต้าสลายเชิงลบหรือเมื่อหนึ่งโปรตอนของมันกลายเป็นธรรมชาติเข้านิวตรอนผ่านβ ⁺ ผุ

เบต้าสลายคู่เกิดขึ้นเมื่อ 2 หลักในเวลาเดียวกันกลายเป็นโปรตอนนิวตรอน 2 หรือในทางกลับกันโดยที่ปล่อยออกมาอิเล็กตรอน antineutrinos 2 2 และเบต้าอนุภาค ในสมมุติ Neutrinoless เบต้าสลายที่สองของนิวตริโนที่จะเกิดขึ้น

จับภาพอิเลคตรอน

โปรตอนสามารถเปลี่ยนเป็นนิวตรอนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าจับอิเล็กตรอนหรือ K-จับ เมื่อเมล็ดมีจำนวนเกินกว่าโปรตอนในความสัมพันธ์กับจำนวนนิวตรอนอิเล็กตรอนมักจะมาจากด้านในของเปลือกอิเล็กตรอนเหมือนตกอยู่ในนิวเคลียส orbitals อิเลคตรอนจับนิวเคลียสแม่, ผลิตภัณฑ์ที่มีนิวเคลียสลูกสาวและนิวตริโน เลขอะตอมนิวเคลียสของลูกสาวที่ได้รับเป็น decremented โดย 1 แต่จำนวนโปรตอนและนิวตรอนยังคงเหมือนเดิม

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอมีส่วนเกี่ยวข้องในนิวเคลียร์ฟิวชัน - ปฏิกิริยาซึ่งวัสดุพลังงานของดวงอาทิตย์และแสนสาหัส (ไฮโดรเจน) ระเบิด

ขั้นตอนแรกในการควบรวมกิจการของไฮโดรเจนเป็นปะทะกันของสองโปรตอนที่มีพลังมากพอที่จะเอาชนะซึ่งกันและกันเขม่นรู้สึกโดยพวกเขาเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าของพวกเขา

หากทั้งสองอนุภาคจะจัดใกล้ ๆ กันเป็นปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งอาจเชื่อมโยงพวกเขา นี้จะสร้างรูปแบบที่ไม่เสถียรของฮีเลียม ⁽² เขา) ซึ่งมีหลักมีสองโปรตอนซึ่งแตกต่างจากรูปแบบที่มีความเสถียร (ที่ ^{4) ซึ่งมีสองโปรตอนและนิวตรอนสอง}

ในขั้นตอนต่อไปเข้ามาในเล่นปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ เนื่องจากปริมาณมากเกินโปรตอนหนึ่งของพวกเขาได้รับเบต้าสลาย หลังจากนั้นปฏิกิริยาอื่น ๆ รวมทั้งการก่อกลางและฟิวชั่น ³ ในที่สุดเขาก็รูปแบบที่มีความเสถียร ⁴ พระองค์