Kaj je šibka interakcija v fiziki?

Šibka interakcija - je ena od štirih osnovnih sil, ki urejajo vse zadeve v vesolju. Preostali trije - gravitacija, elektromagnetizem in močne interakcije. Medtem ko druge sile imajo stvari skupaj, šibka sila igra pomembno vlogo pri njihovem uničenju.

Šibka interakcija je močnejša gravitacija, vendar je učinkovita le na zelo kratkih razdaljah. Sila deluje na subatomski ravni, in igra ključno vlogo pri zagotavljanju energije zvezd in ustvarjanje elementov. Prav tako je odgovoren za velik del naravnega sevanja v vesolju.

teorija Fermi

Italijanski fizik Enrico Fermi leta 1933, je razvil teorijo, da pojasni beta razpad - proces pretvorbe nevtron v proton in elektron premik, pogosto iz tem, beta delec. Je definiral nov tip oblasti, tako imenovane šibke interakcije, ki je bila odgovorna za propad, je temeljni proces preoblikovanja nevtron v proton, elektron in nevtrino, ki je bil kasneje ugotovljeno, antineutrinos.

Fermi najprej predpostavlja, da je bila razdalja nič in sklopke. Dva delci so mejijo na silo obdelano. Ker je postalo jasno, da je dejansko šibka interakcija privlačno silo, ki se kaže v zelo kratki razdalji, enaki 0,1% premera proton.

elektrošibke sila

Radioaktivni razpad šibke sile je približno 100 000-krat manjša od elektromagnetnim. Vendar pa je zdaj znano, da je interno elektromagnetno, in ti dve izrazito različni pojavi, so verjeli, da predstavlja izraz enega samega elektrošibke silo. To potrjuje tudi dejstvo, da prihajajo skupaj na energije več kot 100 GeV.

Včasih je omenjeno, da je šibka interakcija kaže v razpada molekul. Vendar mezhmolekulrnye sile so elektrostatične narave. Odkrili so ga Van der Waalsovih in nosi njegovo ime.

Standardni model

Šibka interakcija v fiziki je del standardnega modela - osnovne teorije delcev, ki opisuje temeljno zgradbo snovi, z uporabo niza elegantnih enačb. Po tem modelu so osnovni delci m. E. To ni mogoče razdeliti na manjše dele, so gradniki vesolja.

Eden takšnih delcev skute. Znanstveniki ne pomeni, da obstaja nekaj manjših, vendar so še vedno iščejo. Obstaja 6 vrst ali sort kvarkov. Postavite jih v vrstnem redu večje mase:

• zgornji;
• nižji;
• država;
• očaral;
• lepa;
• res.

V različnih kombinacijah, da se tvori veliko različnih tipov subatomskih delcev. Na primer, protonov in nevtronov - veliki delci atomskega jedra - skuta sestavljen iz treh vsakega. Dva zgornja in spodnja obsegajo proton. Zgornja in spodnja dva tvorita nevtronskega. skuta spremembe stopnje lahko spremeni proton v nevtronov, s čimer se spreminja enega elementa v drugega.

Druga vrsta delca je bozon. Ti delci - vektorji interakcij, ki so sestavljene iz nosilcev energije. Fotoni so vrsta bozon, gluoni - drugo. Vsak od teh štirih sil je rezultat interakcije izmenjavo med prevozniki. Močna interakcija Gluon in elektromagnetno - fotonov. Graviton teoretično je nosilec sile teže, vendar pa ni bilo mogoče najti.

W- in Z-bozoni

Slab interakcija je posredovana W- in Z bozoni. Ti delci so napovedali Nobelov nagrajenec Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam in v 60-ih letih prejšnjega stoletja, in so jih našli leta 1983 v Evropski organizaciji za jedrske raziskave CERN.

W-bozoni so električno nabit in so označeni z W ⁺ (pozitivno nabite) in W pomeni ^- (negativno nabite). W-bozon spreminja sestave delcev. Ki oddaja električno nabit W bozon, skuta šibka sila spreminja stopnjo, struženje proton v nevtrona ali obratno. To je tisto, kar povzroča jedrsko fuzijo in naredi zvezde gorijo.

Ta reakcija ustvarja težje elemente, ki sčasoma izvrže v prostoru, ki ga eksplozij supernov, da postanejo gradniki planetov, rastlin, ljudi in vse drugo na svetu.

nevtralni tok

Z-bozon nevtralne in ima šibko nevtralen tok. Interakcija z delci je težko odkriti. Eksperimentalni išče W- in Z-bozonov v 1960 vodila znanstvenike k teoriji, ki združuje elektromagnetna in šibka sila v en "elektrošibke". Vendar pa teorija zahteval, da se delci nosilci brez teže, vendar znanstveniki moral vedeti, da mora biti teorija W-bozon težko razložiti svojo kratkega dosega. Teoretiki masa W nadaljevali računa nevidni mehanizem imenovano Higgsov mehanizem, ki zagotavlja obstoj Higgsovega.

V letu 2012, CERN objavil, da znanstveniki uporabljajo največji svetovni pospeševalnik - Veliki hadronski trkalnik - opazili nov delec, "je Higgsov bozon je to primerno."

razpad beta

Slab interakcija se kaže v beta razpadom - postopek, pri katerem je proton pretvori v nevtronov in obratno. To se zgodi, ko jedro s preveč nevtroni ali protoni enega od njih pretvori v drugo.

Razpad beta je mogoče storiti na dva načina:

1. Ko beta-minus gniloba, včasih zapišemo kot P ^- razpada, nevtronska razdeli na proton in elektron antineutrino.
2. Šibka interakcija se kaže s razpadu atomskih jeder, včasih zapišemo kot P ⁺ razpada, ko je proton razdeli v nevtronov in pozitronov nevtrino.

Eden od elementov lahko spremeni v drugo, ko je eden od njegovih vzdržijo spontano pretvori v proton preko negativnega razpad beta, ali kadar je eden izmed njegovih protonov spontano spremeni v vzdržijo hrbet P ⁺ razpada.

Dvojna razpad beta pride, ko jedro 2 hkrati preoblikuje v protonske nevtronov 2 ali obratno, pri čemer se oddajajo elektrone antineutrinos 2 2 in beta. V hipotetičnem Neutrinoless dvojno beta razpadom nevtrinov se oblikujejo.

Electron zajem

Proton se lahko spremeni v nevtron v procesu, imenovanem zajetje elektronov ali K-zajem. Ko je jedro presežek število protonov v primerjavi s številom nevtronov, elektronov, navadno iz notranjosti elektronov lupine kot spadajo v jedro. Electron orbitale ujeli maternega jedro, izdelke, ki so hči jedro in nevtrino. Atomsko število hčerinski jedra dobljeno zmanjšamo z 1, vendar je skupno število protonov in nevtronov ostaja enaka.

thermonuclear Reakcijsko

Šibka interakcija je vključen v jedrske fuzije, - reakcijo, ki jo dobavlja energijo sonca in termonuklearne (vodik) bombi.

Prvi korak v združitvi vodika je trčenje dveh protonov z dovolj sile za premagovanje medsebojni odboj, ki jih občuti zaradi svoje elektromagnetno interakcijo.

Če sta oba delci razporejeni v bližini drug drugega, lahko močna interakcija jih povežemo. To ustvarja nestabilno obliko helija ⁽² He), ki ima jedro z dvema protonov, v nasprotju s stabilno obliko (št ^4), ki ima dve protone in nevtrone dva.

V naslednji fazi pride v igro šibke interakcije. Zaradi preobilja protonov eden izmed njih opravi beta razpad. Po tem, druga reakcija, vključno z vmesno tvorbo in fuzijo ³ je na koncu tvori stabilno ⁴ He.