Ni mwingiliano dhaifu katika fizikia ni nini?

mwingiliano dhaifu - ni moja ya vikosi vinne msingi zinazoongoza jambo wote katika ulimwengu. wengine watatu - gravitation, sumaku-umeme, na mwingiliano nguvu. Wakati vikosi vya kushikilia mambo pamoja, nguvu dhaifu ina jukumu muhimu katika uharibifu wao.

mwingiliano dhaifu ni nguvu mvuto, lakini ni bora tu kwa umbali mfupi sana. Nguvu vitendo katika ngazi subatomic, na ina jukumu muhimu katika kuhakikisha nishati ya nyota na kujenga vipengele. Pia ni wajibu wa sehemu kubwa ya mionzi ya asili ulimwenguni.

nadharia Fermi

Italia mwanafizikia Enrico Fermi katika 1933, iliyoandaliwa nadharia kueleza beta kuoza - mchakato wa kubadilishwa kwa nutroni katika protoni na elektroni makazi yao, mara nyingi hujulikana kwa mantiki hii, beta chembe. Alifafanua aina mpya ya nguvu, kinachojulikana mwingiliano dhaifu, ambayo alikuwa na jukumu la kuanguka, mchakato msingi ya mabadiliko ya nutroni katika protoni, elektroni na Neutrino, ambayo baadaye kutambuliwa kama antineutrinos.

Fermi awali kudhani kuwa kulikuwa na umbali wa zero na Clutch. chembe wawili paka kwa nguvu kazi. Tangu ikawa wazi kuwa mahusiano hafifu kweli ni nguvu kuvutia, ambayo inajidhihirisha katika umbali mfupi sana, sawa na 0.1% ya mduara protoni.

electroweak nguvu

kuoza mionzi ya nguvu dhaifu ni kuhusu 100 000 mara ndogo kuliko umeme. Hata hivyo, kwa sasa inajulikana kuwa ni ndani ya sumakuumeme, na hizi mbili matukio tofauti waziwazi wanaaminika kuwakilisha dhihirisho la moja electroweak nguvu. Hii imethibitishwa na ukweli kwamba kuja pamoja katika nguvu zaidi ya 100 GeV.

Ni wakati mwingine alisema kuwa mwingiliano dhaifu ni wazi katika uharibifu wa molekuli. Hata hivyo vikosi mezhmolekulrnye ni umeme katika asili. Waligunduliwa na Van der Waals na kubeba jina lake.

kiwango mfano

mwingiliano dhaifu katika fizikia ni sehemu ya kiwango mfano - msingi chembe nadharia, ambayo inaeleza muundo msingi wa mambo, kwa kutumia seti ya milinganyo kifahari. Kwa mujibu wa mtindo huu chembe ya msingi m. E. Hiyo haiwezi imegawanywa katika sehemu ndogo, ni matofali ya ujenzi wa ulimwengu.

Moja chembe vile ni Quark. Wanasayansi haziashirii kuwepo kwa kitu kidogo, lakini bado ni kutafuta. Kuna aina 6 au aina ya quarks. Nafasi yao katika utaratibu wa kuongeza wingi:

• juu;
• chini;
• nchi;
• Enchanted;
• lovely,
• kweli.

Katika michanganyiko mbalimbali, wao kuunda aina mbalimbali ya aina ya chembe subatomic. Kwa mfano, protoni, nyutroni - chembe kubwa ya atomiki kiini - Quark kujumuisha tatu kila moja. Mbili juu na chini wanaunda protoni. Juu na chini mbili kuunda nutroni. Quark daraja mabadiliko unaweza kubadilisha protoni kwa nutroni, na hivyo kubadilisha kipengele kimoja hadi kingine.

Aina nyingine ya chembe ni boson. Hizi chembe - wadudu mahusiano, ambayo inajumuisha mihimili ya nishati. Fotoni ni aina ya boson, gluons - mmoja. Kila moja ya vikosi vya hizi nne ni matokeo ya mwingiliano kubadilishana kati ya watoa huduma. mwingiliano kali ni gluon na sumakuumeme - photon. Graviton kinadharia ni carrier ya nguvu ya mvuto, lakini haikupatikana.

W-na Z-bosons

mwingiliano dhaifu kinachoibuliwa W- na Z-bosons. chembe hawa ilivyotabiriwa na Tuzo ya Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam na katika 60 ya karne iliyopita, akawakuta mwaka 1983 katika Shirika la Ulaya kwa Nuclear Utafiti CERN.

W-bosons ni electrically kushtakiwa na ni ulionyehsa kwa W ⁺ (chaji chanya) na W ^- (chaji hasi). W-boson hubadili muundo wa chembe. Kutotoa umeme kushtakiwa W-boson, Quark nguvu dhaifu mabadiliko ya daraja, na kugeuka protoni katika nutroni au kinyume chake. Hii ni nini sababu fusion nyuklia na kufanya nyota kuchoma.

majibu Hii inajenga mambo nzito kwamba hatimaye kimeondolewa katika nafasi na milipuko supernova, na kuwa matofali ya ujenzi wa sayari, mimea, watu na kila kitu kingine katika dunia.

upande wowote sasa

Z-boson ni neutral na ina udhaifu upande wowote sasa. mahusiano yake na chembe ni vigumu kugundua. utafutaji wa majaribio kwa ajili ya W-na Z-bosons katika miaka ya 1960 wakiongozwa wanasayansi wa nadharia, kuchanganya sumakuumeme na nguvu dhaifu katika moja "electroweak". Hata hivyo, nadharia kudai chembe-flygbolag kuwa mwepesi, lakini wanasayansi tunajua kwamba nadharia W-boson lazima nzito ya kueleza short aina yake. Wananadharia uzito W pili kwa sababu asiyeonekana utaratibu kuitwa Higgs utaratibu ambayo inatoa kuwepo Higgs.

Katika 2012, CERN ilitangaza kuwa wanasayansi kutumia ukubwa duniani accelerator - Kubwa Hadron Collider - aliona chembe mpya, "Higgs boson sahihi."

Beta kuoza

mwingiliano dhaifu ni wazi katika β-kuoza - mchakato ambao protoni inabadilishwa kuwa nutroni na kinyume chake. Hutokea wakati kiini na neutrons nyingi sana au protons mmoja wao waongofu na wengine.

Beta kuoza inaweza kufanyika katika moja ya njia mbili:

1. Wakati beta-bala kuoza, wakati mwingine imeandikwa kama β ^- kuoza, nutroni kugawanywa katika protoni na elektroni antineutrino.
2. mwingiliano dhaifu ni wazi na uharibifu wa viini atomia, wakati mwingine imeandikwa kama β ⁺ kuoza, wakati protoni umegawanyika katika nutroni na positron Neutrino.

Moja ya mambo unaweza kugeuka katika nyingine, wakati mmoja wa nutroni yake kuwaka kugeuzwa protoni kupitia beta kuoza hasi, au wakati mmoja protons yake kuwaka kugeuzwa nutroni kupitia β ⁺ kuoza.

Double beta kuoza hutokea wakati msingi 2 kwa wakati mmoja kugeuzwa protoni nutroni 2 au kinyume chake, ambapo inayozalishwa elektroni antineutrinos 2 2 na beta chembe. Katika nadharia Neutrinoless mara mbili beta uharibifu wa neutrinos sumu.

Electron kukamata

Protoni anaweza kurejea katika nutroni kupitia mchakato uitwao elektroni kukamata au K-kukamatwa. Wakati kernel ina idadi zaidi ya protons kuhusiana na idadi ya nyutroni, elektroni, kwa kawaida kutoka ndani ya ganda elektroni kama kuanguka ndani ya kiini. Electron orbitals alitekwa mama kiini, bidhaa ambazo ni binti kiini na Neutrino. idadi ya atomiki ya binti kiini kupatikana ni decremented na 1, lakini idadi kamili ya protoni, nyutroni inabakia sawa.

thermonuclear majibu

mwingiliano dhaifu anahusika katika fusion nyuklia - majibu ambayo inatoa nishati ya jua na thermonuclear (hidrojeni) bomu hilo.

Hatua ya kwanza ya muungano wa hidrojeni ni mgongano ya protoni mbili kwa nguvu ya kutosha kushinda repulsion kuheshimiana waliona kwa wao kutokana na mwingiliano wao sumakuumeme.

Kama chembe mbili mpangilio karibu na kila mmoja, uhusiano imara kuhusisha yao. Hii inajenga msimamo hali ya helium ⁽² Yeye), ambayo ina msingi kwa protoni mbili, tofauti na imara aina (Hakuna ^4), ambayo ina protoni mbili na nyutroni mbili.

Katika hatua ya pili huja mwingiliano kucheza dhaifu. Kutokana na overabundance ya protoni mmoja wao hupitia beta kuoza. Baada ya hapo, majibu mengine, ikiwa ni pamoja na wa kati malezi na fusion ya ³ Hatimaye kuunda imara ⁴ Yeye.