מהי האינטראקציה החלשה בפיסיקה?

האינטראקציה החלשה - היא אחד מארבעת הכוחות היסודיים הקובעים את כל החומר ביקום. שלושת האחרים - כבידה, אלקטרומגנטיות, ואת האינטראקציה חזקה. בעוד כוחות אחרים להחזיק דברים ביחד, הכוח החלש ממלא תפקיד חשוב בהרס שלהם.

האינטראקציה החלשה היא הכבידה חזקה, אבל היא יעילה רק במרחקים קצרים מאוד. חיל פועל על הרמה תת-האטומית, ויש לו תפקיד מכריע בהבטחת האנרגיה של הכוכבים ויצירת אלמנטים. זה גם אחראי על חלק גדול של הקרינה הטבעית ביקום.

תאוריה פרום

הפיזיקאי האיטלקי אנריקו פרמי 1933, פיתח תיאוריה להסביר את התפרקות בטא - תהליך ההמרה של נויטרונים לתוך פרוטון עקירה אלקטרונים, המכונה לעתים קרובות בהקשר זה, החלקיק בטא. הוא מוגדר סוג חדש של כוח, האינטראקציה החלשה כביכול, אשר היה אחראי להתמוטטות, התהליך הבסיסי של טרנספורמציה של נויטרונים לתוך פרוטון, אלקטרון ניוטרינו, אשר זוהה מאוחר יותר כמו antineutrinos.

פרום בתחילה להניח כי הייתה במרחק של אפס ואת המצמד. שני חלקיקים היו לגבול לכפות עבד. מאז התברר כי אינטראקציה חלשה למעשה הוא כוח אטרקטיבי, אשר בא לידי ביטוי במרחק קצר מאוד, שווה 0.1% של בקוטר פרוטונים.

כוח האלקטרו-

התפרקות רדיואקטיבית של הכוח החלש הוא כ 100 000 פעמים יותר מאשר אלקטרומגנטית. עם זאת, כיום ידוע שזה פנימי אלקטרומגנטיים, ושני אלה תופעות שונות במובהק הם האמינו לייצג ביטוי של כוח האלקטרו יחיד. זה אושר על ידי העובדה שהם באים יחד באנרגיות יותר 100 GeV.

לפעמים זה אמר כי האינטראקציה החלשה מתבטאת הריקבון של מולקולות. אולם כוחות mezhmolekulrnye הם אלקטרוסטטית בטבע. הם התגלו על ידי ואן דר ואלס ונושאים את שמו.

המודל הסטנדרטי

האינטראקציה החלשה בפיזיקה היא חלק המודל הסטנדרטי - התיאוריה החלקיקים היסודיים, אשר מתאר את המבנה הבסיסי של החומר, באמצעות מערכת של משוואות אלגנטיות. על פי מודל זה החלקיקים היסודיים M. E. זה לא ניתן לחלק לחלקים קטנים יותר, הם אבני הבניין של היקום.

חלקיק אחד כזה הוא קווארק. מדענים אינם מרמזים על קיומו של משהו קטן, אבל הם עדיין מחפשים. ישנם 6 סוגים או זנים של קווארקים. מניח אותם לפי סדר המוני גוברים:

• העליון;
• נמוך;
• המדינה;
• קסום;
• יפה;
• נכון.

בצירופים שונים, הם יוצרים מגוון רחב של סוגי חלקיקים תת-אטומיים. לדוגמה, פרוטונים ונויטרונים - חלקיקים גדולים גרעין האטום - קווארק מורכבת משלושה כל. שני עליונים ותחתונים מהווים פרוטונים. עליון ותחתונים שני יוצרי ניטרונים. קווארק כיתה השינוי יכול לשנות פרוטון נויטרון, ובכך להפוך יסוד אחד לאחר.

סוג נוסף של חלקיקים הוא בוזון. חלקיקים אלה - וקטורים אינטראקציה, אשר מורכב של קורות אנרגיה. פוטונים הם סוג של בוזון, גלואונים - השניים. כל אחד מארבעת הכוחות הללו הוא תוצאה של אינטראקציה החליפין בין ספקים. הכוח הגרעיני החזק הוא גלואון אלקטרומגנטית - פוטון. גרביטון תיאורטית הוא נשאית של הכח הכביד, אבל זה לא נמצא.

פ-ו-בוזוני Z

אינטראקציה חלשה מתווכת פ-ו-בוזוני Z. חלקיקים אלה נחזו על ידי חתני פרס נובל סטיבן ויינברג, שלדון גלשו עבדוס סלאם בשנות ה -60 של המאה שעברה, ומצאתי אותם 1983 על הארגון האירופי למחקר גרעיני CERN.

בוזוני W-הם טעונים מסומנים W ⁺ (בעלי מטען חשמלי חיובי) ו W ^- (מטען שלילי). בוזון-W משנה את ההרכב של החלקיקים. פולטות טעונים חשמלית W-בוזון, כוח קווארק חלש משנה את כיתה, הפיכת פרוטון לתוך נויטרונים או להיפך. זה מה שגורם היתוך גרעיני ועושה כוכבים לשרוף.

תגובה זו יוצרת יסודות כבדים כי בסופו של דבר נפלט לחלל ידי התפוצצויות סופרנובה, כדי להפוך את אבני הבניין של כוכבי לכת, צמחים, אנשים וכל דבר אחר בעולם.

הנוכחי נייטרלי

בוזון-Z הוא ניטראלי ויש לו נוכחי ניטראלי חלשה. האינטראקציה שלו עם החלקיקים קשה לזהות. חיפושים ניסיוני עבור פ-ו-בוזוני Z ב -1960 הובילה מדענים התיאוריה, המשלב את האלקטרומגנטי והכוח החלש לתוך אחד "האלקטרו-". עם זאת, התאוריה דרשה כי החלקיקים-נישא להיות חסר משקל, אך מדענים יודעים כי התאוריה W-בוזון צריכה להיות כבדה להסביר טווח הקצר שלה. תיאורטיקנים משקל W המשיך מנגנון חשבון בלתי נראה שנקרא מנגנון היגס המספק לקיום היגס.

בשנת 2012, CERN הודיע כי מדענים באמצעות המאיץ הגדול בעולם - מאיץ ההדרונים הגדול - ציינו חלקיק חדש, "בוזון היגס המתאים."

התפרקות בטא

אינטראקציה חלשה מתבטאת-ריקבון β - תהליך שבו פרוטון מומר נויטרונים ולהיפך. זה מתרחש כאשר גרעין עם יותר מדי נויטרונים או פרוטונים אחד מהם להמיר את האחר.

התפרקות בטא יכול להיעשות באחת משתי דרכים:

1. כאשר התפרקות בטא-מינוס, לפעמים כתובה כמו β ^- ריקבון, ניטרונים התפצלו פרוטון antineutrino אלקטרונים.
2. אינטראקציה חלשה מתבטאת ריקבון של גרעין האטום, לפעמים כתוב כמו β ⁺ ריקבון, כאשר פרוטון מחולק ניוטרינו נויטרונים ו פוזיטרונים.

אחד האלמנטים יכול להפוך בשנייה, כאשר אחד הנויטרונים שלה שינה באופן ספונטני לתוך פרוטונים דרך ההתפרקות בטא השלילית, או כאשר אחד הפרוטונים שלו שינה באופן ספונטני לתוך ניטרונים באמצעות β ⁺ הריקבון.

התפרקות בטא זוגי מתרחשת כאשר הליבה 2 באותו הזמן הופך ולהיפך 2 או סגן נויטרון לפרוטון, לפיו הנפלטים אלקטרונים antineutrinos 2 2 וחלקיקים בטא. ב ריקבון Neutrinoless הכפול בטא ההיפותטי של נויטרינו נוצרים.

לכידת אלקטרון

Proton יכול להפוך נויטרונים באמצעות תהליך הנקרא לכידת אלקטרון או ללכוד K. כאשר הקרנל יש מספר עודף של פרוטונים ביחס מספר נויטרונים, אלקטרונים, בדרך כלל מן החלק הפנימי של קליפת ערכיות כמו נפילה לתוך הגרעין. אורביטלים אלקטרונים שנתפסו גרעין אמא, את המוצרים המהווים את גרעין הבת ו הניטרינו. המספר האטומי של גרעין הבת המתקבל הוא decremented ידי 1, אך המספר הכולל של פרוטונים ונויטרונים נשאר זהה.

בתגובה תרמה

האינטראקציה החלשה מעורב היתוך גרעיני - התגובה המספקת את האנרגיה של פצצה תרמו-גרעינית השמש (מימן).

הצעד הראשון המיזוג של מימן הוא התנגשות של שני פרוטונים עם מספיק כוח כדי להתגבר על הדחייה ההדדית שחשה אותם בשל האינטראקציה האלקטרומגנטי שלהם.

אם שני החלקיקים מסודרים קרובים זה לזה, אינטראקציה חזקה עשויה לשייך אותם. זה יוצר צורה יציבה של הליום ⁽² הוא), אשר יש ליבה עם שני פרוטונים, בניגוד בצורה יציבה (לא ^4), אשר יש שני פרוטונים ושני נויטרונים.

בשלב הבא נכנס אינטראקצית משחק חלשה. בשל עודף של פרוטונים אחד מהם עובר התפרקות בטא. אחרי זה, התגובה האחרת, כולל היווצרות ביניים היתוך של ³ בסופו של דבר הוא ליצור היא ⁴ יציבה.