Wat is de swakke ynteraksje yn de natuerkunde?

De swakke ynteraksje - is ien fan de fjouwer fûnemintele troepen dy't bestjoere alle matearje yn it hielal. De oare trije - swiertekrêft, elektromagnetisme, en de sterke ynteraksje. Wylst oare krêften hâld dingen byinoar, de swakke krêft spilet in wichtige rol yn har ferneatiging.

De swakke wikselwurking is sterker swierte, mar it is allinnich effekt op hiel koarte ôfstannen. Force beslút, op 'e subatomêre nivo, en spilet in krúsjale rol by it garandearjen fan de enerzjy fan' e stjerren en it kreëarjen fan eleminten. It is ek ferantwurdlik foar in grut part fan it natuerlike strieling yn it hielal.

fermi teory

Italjaanske natuerkundige Enrico Fermi yn 1933, ûntwikkele him in teory te ferklearjen it beta ferfal - it proses fan de bekearing fan in neutron yn in proton en in elektron ferpleatsing, faak neamd yn dizze kontekst, it beta dieltsje. Hy definiearre in nij soarte fan macht, de saneamde swak ynteraksje, wat wie ferantwurdlik foar it ynstoarten, de fûnemintele proses fan omfoarming fan in neutron yn in proton, in elektron en in neutrino, dat waard letter identifisearre as antineutrinos.

Fermi earst dat der wie in ôfstân fan nul en de Clutch. Twa dieltsjes hie adjoin te force wurke. Sûnt waard dúdlik dat de swakke ynteraksje eins is in oantreklik krêft, dat him oppenearret yn in ekstreem koarte ôfstân, gelyk oan 0,1% fan in proton diameter.

electroweak krêft

De radioaktive ferfal fan 'e swakke krêft is likernôch 100 000 kear lytser as de elektromagnetyske. Lykwols, it is no bekend dat it yntern elektromagnetyske, en dizze twa dúdlik ferskillende ferskynsels jildt fertsjintwurdigje in utering fan ien electroweak krêft. Dat wurdt befêstige troch it feit dat se byinoar komme om de enerzjy mear as 100 GeV.

It wurdt soms sein dat de swakke wikselwurking is iepenbiere yn it ferfal fan molekulen. Lykwols mezhmolekulrnye krêften binne Electrostatic yn de natuer. Se waarden ûntdekt troch Van der Waals en wegen nei him ferneamd.

De standert model

De swakke ynteraksje yn de natuerkunde is ûnderdiel fan it standert model - elemintêre dieltsje teory, dy't beskriuwt de fûnemintele struktuer fan 'e matearje, mei help fan in set fan elegante fergelikingen. Neffens dit model fan de elemintêre dieltsjes m. E. Dat kin net wurde ûnderferdield yn lytsere dielen, binne de boustiennen fan it hielal.

Ien sa'n dieltsje is quark. Wittenskippers net automatysk it bestean fan wat lytser, mar se binne noch hieltyd op syk nei. Der binne 6 typen of fariëteiten fan kwarks. Pleats se yn folchoarder fan tanimmende massa:

• upper;
• leger;
• lân;
• Enchanted;
• lovely;
• wier.

Yn ferskate kombinaasjes, se foarmje in grut ferskaat oan soarten subatomêre dieltsjes. Bygelyks, protoanen en neutroanen - grutte dieltsjes atoomkearn - quark bestean út trije elk. Twa haad- teffens proton. Haad- twa foarmje in neutron. quark grade feroaring kin feroarje proton oan in neutron, dêrmei transforming iene elemint nei in oare.

In oar type dieltsje is in boson. Dizze dieltsjes - Vectors ynteraksje, dy't bestean út lizzers fan enerzjy. Ytsje binne in soarte fan boson, gluons - de oare. Elts fan dy fjouwer troepen is it gefolch fan de útwikseling ynteraksje tusken ferfierders. Sterke wikselwurking is gluon en elektromagnetyske - foton. Graviton teoretysk drager is fan de swiertekrêft, mar it waard net fûn.

W- en Z-bosons

Swakke ynteraksje wurdt bemiddele W- en Z-bosons. Dizze dieltsjes waarden foarsein troch Nobel Laureates Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam en yn 'e jierren '60 fan de foarige ieu, en foun se yn 1983 op' e Europeeske Organisaasje foar Nuclear Research CERN.

W-bosons wurde elektrysk laden en wurde oantsjutten mei W ⁺ (posityf opladen) en W ^- (negatyf laden). W-boson feroaret de gearstalling fan de dieltsjes. Emitting elektrysk laden W-boson, quark swak krêft feroaret de graad kearde him in proton yn in neutron of oarsom. Dit is wat feroarsaket kearnfúzje en makket stjerren burn.

Dizze reaksje ûntstiet swierdere eleminten dy't úteinlik ferdreaun yn romte troch supernova eksploazjes, te wurden de boustiennen fan 'e planeten, planten, minsken en al it oare yn' e wrâld.

neutraal current

Z-boson is neutraal en hat in swak neutraal stroom. Syn ynteraksje mei de dieltsjes is dreech om te spoaren. Eksperimintele sykopdrachten foar de W- en Z-bosons yn de jierren 1960 late wittenskippers ta de teory, bondeljen fan in elektromagnetyske en de swakke krêft ta ien "electroweak". Lykwols, de teory easke dat de dieltsjes-ferfierders te wêzen weightless, mar wittenskippers hawwe bekend dat de W-boson teory moat wêze swier om út te lizzen syn koarte berik. Teoretisy gewicht W útfierd op account ûnsichtbere meganisme neamd Higgs meganisme dat foarsjocht yn it bestean Higgs.

Yn 2012, CERN bekend dat wittenskippers mei help fan de wrâld grutste accelerator - de Large Hadron Collider - observearre in nije dieltsje, "it Higgs boson passend."

Beta decay

Swakke ynteraksje is iepenbiere yn β-ferfal - in proses dêr't in proton wurdt omsetten nei in neutron en oarsom. It ûntstiet as in kearn mei tefolle neutroanen of protoanen ien fan harren bekeard ta de oare.

Beta decay kin dien wurde yn ien fan de twa manieren:

1. Doe't beta-minus ferfal, soms skreaun as β ^- ferfal, neutron splitst yn in proton en in elektron antineutrino.
2. Swakke ynteraksje wurdt iepenbiere troch it ferfal fan atomic kearnen, soms skreaun as β ⁺ ferfal, doe't it proton wurdt splitst yn in neutron en positron neutrino.

Ien fan de eleminten kinne draaie yn 'e oare, doe't ien fan syn neutron spontaan omfoarme ta in proton fia de negative beta ferfal, of as ien fan syn protoanen spontaan omfoarme ta in neutron troch β ⁺ ferfal.

Double beta kearnkrêft ûntstiet as in kearn 2 tagelyk omfoarme ta in proton neutron 2 of oarsom, wêrby't de ynfoege, elektron antineutrinos 2 2 en beta dieltsjes. Yn de hypotetysk Neutrinoless dûbele beta ferfal fan neutrino wurde foarme.

Electron capture

Proton kin turn yn in neutron troch in proses neamd elektron capture of K-capture. Doe't de kearn hat in oerskot oantal protoanen yn relaasje ta it tal neutroanen, elektroanen, meastal út 'e binnenkant fan it elektron shell lykas falle yn de kearn. Elektron orbitals ferovere de mem kearn, de produkten dy't binne de dochter kearn en neutrino. It atoomnûmer fan de dochter nucleus krigen wurdt decremented troch 1, mar it totale oantal protoanen en neutroanen bliuwt itselde.

thermonuclear reaksje

De swakke wikselwurking is belutsen by kearnfúzje - de reaksje dat in leveransier is de enerzjy fan de sinne en thermonuclear (wetterstof) bom.

De earste stap yn de fúzje fan wetterstof is in oanriding fan twa protoanen mei genôch krêft om te oerwinnen de ûnderlinge ôfstjitting field troch harren fanwege harren elektromagnetyske ynteraksje.

As de twa dieltsjes binne oardere ticht by elkoar, in sterke ynteraksje kin assosjearje se. Dit soarget foar in ynstabile foarm fan helium ⁽² hy), dat hat in kearn mei twa protoanen, oars as de stabile foarm (No ^4), dat hat twa protoanen en twa neutroanen.

Yn it folgjende poadium komt yn toanielstik swak ynteraksje. Troch it overabundance fan protoanen ien fan harren ûndergiet beta ferfal. Dêrnei is de oare reaksje, ynklusyf tuskenlizzende formaasje en fúzje fan ³ hy úteinlik foarmje in stabyl ⁴ He.