Quina és la interacció feble en la física?

La interacció feble - és una de les quatre forces fonamentals que governen tota la matèria de l'univers. Els altres tres - la gravitació, l'electromagnetisme i la interacció forta. Mentre que altres forces mantenir les coses unides, la força feble juga un paper important en la seva destrucció.

La interacció feble és la gravetat més forta, però és eficaç només en distàncies molt curtes. La força actua sobre el nivell subatòmic, i juga un paper crucial per garantir l'energia de les estrelles i la creació d'elements. També és responsable d'una gran part de la radiació natural en l'univers.

La teoria de Fermi

físic italià Enrico Fermi en 1933, va desenvolupar una teoria per explicar la desintegració beta - el procés de conversió d'un neutró en un protó i un desplaçament d'electrons, sovint es fa referència en aquest context, la partícula beta. Es defineix un nou tipus de poder, l'anomenada interacció feble, que va ser responsable del col·lapse, el procés fonamental de la transformació d'un neutró en un protó, un electró i un neutrí, que més tard va ser identificat com antineutrins.

Fermi inicialment va suposar que hi havia una distància de zero i l'embragatge. Dues partícules havien anar a dormir a l'forçar treballats. Des es va fer evident que la interacció feble en realitat és una força d'atracció, que es manifesta en una molt curta distància, igual a 0,1% d'un diàmetre de protons.

força electrofeble

La desintegració radioactiva de la força feble és d'aproximadament 100 000 vegades menor que el electromagnètic. No obstant això, ara se sap que és internament electromagnètica, i es creu que aquests dos fenòmens clarament diferents per representar una manifestació d'una sola força electrofeble. Això es confirma pel fet que vénen junts a energies més de 100 GeV.

De vegades es diu que la interacció feble es manifesta en la desintegració de les molècules. No obstant això les forces mezhmolekulrnye són de naturalesa electrostàtica. Van ser descoberts per Van der Waals i porten el seu nom.

El model estàndard

La interacció feble en la física és part del model estàndard - la teoria de les partícules elementals, que descriu l'estructura fonamental de la matèria, utilitzant un conjunt d'equacions elegants. Segons aquest model les partícules elementals m. E. Això no pot ser dividit en parts més petites, són els blocs de construcció de l'univers.

Un d'aquests partícules és quark. Els científics no impliquen l'existència d'una mica més petit, però encara estan buscant. Hi ha 6 tipus o varietats de quarks. Posar en ordre creixent de massa:

• superior;
• inferior;
• país;
• encantada;
• preciosa;
• veritable.

En diverses combinacions, formen una àmplia varietat de tipus de partícules subatòmiques. Per exemple, els protons i els neutrons - partícules grans nucli atòmic - quark constar de tres cadascun. Dos superior i inferior comprenen protons. Superior i dos inferiors formen un neutró. quark canvi de grau pot alterar protó en un neutró, transformant així un element a un altre.

Un altre tipus de partícula és un Higgs. Les partícules - interacció vectors, que consisteixen en fas d'energia. Els fotons són un tipus de Higgs, gluons - l'altra. Cadascuna d'aquestes quatre forces és el resultat de la interacció d'intercanvi entre companyies. interacció forta és gluon i electromagnètica - fotó. Graviton teòricament és un portador de la força de la gravetat, però no es va trobar.

W i Z bosons

interacció feble és intervinguda W- i Z bosons. Aquestes partícules van ser predites pels premis Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam i en els anys 60 del segle passat, i els van trobar el 1983 al Centre Europeu de Recerca Nuclear CERN.

W-bosons estan carregades elèctricament i es denoten per W ⁺ (carregat positivament) i W ^- (carregat negativament). W-Higgs altera la composició de les partícules. Emitting carregat elèctricament bosó W, quark força feble canvia la qualificació, convertint un protó en un neutró o viceversa. Això és el que causa la fusió nuclear i fa que les estrelles cremen.

Aquesta reacció crea elements més pesats que finalment expulsades a l'espai per explosions de supernoves, per convertir-se en els blocs de construcció de planetes, plantes, persones i tota la resta en el món.

corrent de neutre

Z-Higgs és neutral i té un corrent de neutre feble. La seva interacció amb les partícules és difícil de detectar. recerques experimentals per a la W i Z bosons en la dècada de 1960 van portar als científics a la teoria, la combinació de l'electromagnètica i la força feble en una sola "electrodébil". No obstant això, la teoria exigia que les partícules portadores no tenir pes, però els científics han sabut que la teoria bosó W ha de ser pesada per explicar el seu curt abast. Els teòrics pes W portat en compte mecanisme invisible anomenat mecanisme de Higgs que preveu l'existència Higgs.

El 2012, el CERN va anunciar que els científics que utilitzen major accelerador del món - el Gran Col·lisionador d'Hadrons - van observar una nova partícula, "el bosó de Higgs apropiat."

la desintegració beta

interacció feble es manifesta en β-decaïment - un procés en el qual un protó es converteix en un neutró i viceversa. Es produeix quan un nucli amb massa neutrons o protons un d'ells converteix l'altra.

la desintegració beta es pot fer en una de dues maneres:

1. Quan la desintegració beta-menys, de vegades escrit com β ^- decaïment, de neutrons dividida en un protó i un antineutrí d'electrons.
2. interacció feble es manifesta per la desintegració dels nuclis atòmics, de vegades escrit com β ⁺ decaïment, quan el protó es divideix en un neutró i de positrons neutrins.

Un dels elements poden girar en l'altra, quan un dels seus neutrons transforma espontàniament en un protó a través de la desintegració beta negativa, o quan un dels seus protons transforma espontàniament en un neutró través β ⁺ decadència.

doble desintegració beta es produeix quan un nucli 2 al mateix temps transforma en un versa protons neutrons 2 o vice, de manera que l'emet electrons antineutrins 2 2 i beta partícules. En l'hipotètic sense neutrins doble desintegració beta de neutrins estan formats.

La captura d'electrons

De protons es pot convertir en un neutró a través d'un procés anomenat de captura d'electrons o K-captura. Quan el nucli té un excés nombre de protons en relació amb el nombre de neutrons, electrons, generalment des de l'interior de la capa d'electrons com caure en el nucli. orbitals electrònics capturats nucli d'origen, els productes que són el nucli fill i neutrins. El nombre atòmic del nucli fill obtingut es decrementa en 1, però el nombre total de protons i neutrons segueix sent el mateix.

reacció termonuclear

La interacció feble està implicat en la fusió nuclear - la reacció que subministra l'energia de la bomba de sol i termonuclear (hidrogen).

El primer pas en la fusió de l'hidrogen és una col·lisió de dos protons amb força suficient per superar la repulsió mútua sentida per ells a causa de la seva interacció electromagnètica.

Si les dues partícules estan disposats a prop un de l'altre, una forta interacció pot associar. Això crea una forma inestable d'heli ⁽² He), que té un nucli amb dos protons, a diferència de la forma estable (No ^4), que té dos protons i dos neutrons.

En la següent etapa entra en joc la interacció feble. A causa de l'excés de protons un d'ells pateix desintegració beta. Després d'això, l'altra reacció, incloent la formació intermèdia i la fusió de ³ Amb el temps es forma un estable ⁴ He.