La Слаба ядрена сила това е една от четирите фундаментални сили на физиката, чрез които частиците взаимодействат една с друга, заедно със силна сила, гравитация и електромагнетизъм, тази Слаба ядрена сила има много по-слаб интензитет. Научете повече за тази интересна тема тук!
Слабата ядрена сила
Слабата сила е една от четирите Основни сили на природата които управляват цялата материя във Вселената, другите три са гравитацията, електромагнетизма и силната сила, докато другите сили държат нещата заедно, слабата сила играе по-голяма роля в нещата, които се разпадат или разпадат.
Слабата сила или слабото взаимодействие е много по-силна от гравитацията, но е безопасна само за много къси разстояния, действа на субатомно ниво и играе решаваща роля в подхранването на звездите и създаването на елементи, както и е отговорна за голяма част от естествена радиация във Вселената.
Италианският физик Енрико Ферми мисли за хипотеза през 1933 г. за проява на бета разпад, който е процес, при който неутрон в ядрото се превръща в протон и изхвърля електрон, често наричан в този контекст бета частица.
Той дефинира нов тип сила, така нареченото слабо взаимодействие, което е отговорно за разпада и чийто основен процес е да трансформира неутрон в протон, електрон и неутрино, което по-късно е определено като антинеутрино , пише Джулио Малтезе, италиански историк на физиката, в частиците на човека.
Според Maltese, Ферми първоначално заявява, че това предполага това, което наподобява нулево разстояние или сила, с която двете частици трябва да бъдат в контакт, за да продължи силата, оттогава се потвърди, че слабата сила е притегателна сила, която действа в доста кратък диапазон от най-малко 0.1 процента от диаметъра на протона.
свойства
La Слаба ядрена сила Той има серия от свойства, които споменаваме по-долу, слабата сила е различна от другите сили:
- Това е единствената сила, която нарушава паритетната симетрия (P).
- Това е единствената сила, която нарушава симетрията на четността на заряда (CP).
- Това е единственото взаимодействие, което може да промени един вид кварк в друг или неговия вкус.
- Слабата сила се разпространява от частици носители, които имат значителни маси (приблизително 90 GeV/c).
Ключовото квантово число за крехките взаимодействащи частици е физическо свойство, известно като слаб изоспин, което е подобно на ролята, която електрическата центрофуга играе в електромагнитната сила и цветния заряд в силната сила.
Това е количество, което се съхранява, поради тази причина всяко слабо взаимодействие ще има сума от общия изоспин в края на взаимодействието, както и в началото на взаимодействието.
Следните частици имат слаб изоспин на + 1 / 2:
- електронно неутрино
- мюонно неутрино
- тау неутрино
- Стани
- кварков чар
- топ кварк
Следните частици имат слаб изоспин на – 1 / 2:
- Електрон
- мюон
- тау
- кварк надолу
- странен кварк
- кварков фон
Z и W бозоните са много по-масивни от другите метрови бозони, които опосредстват другите сили, частиците са толкова масивни, че се разпадат много бързо в повечето случаи.
Слабата сила е свързана заедно с електромагнитната сила като единична фундаментална сила на електродепресия, която се декларира при висока енергия, например тези, намиращи се в ускорителите на частици.
Тази обединяваща работа е удостоена с Нобелова награда за физика през 1979 г., а последващата работа, за да се покаже, че математическите основи на електрослабата сила са пренормируеми, е удостоена с Нобелова награда за физика за 1999 г.
Видове взаимодействия
Има два вида слабо взаимодействие, които се наричат върхове, първият тип се нарича "взаимодействие със зареден ток", тъй като е медиирано от частици, които носят електрически заряд, то е отговорно за феномена на бета разпад.
Вторият тип се нарича "взаимодействие с неутрално ток", тъй като е опосредствано от неутрална частица, той е отговорен за отклонението на неутрино, двата типа взаимодействие следват различни правила за подбор.
Взаимодействие с зареден ток
При взаимодействие на зареден ток, зареден лептон (като електрон или мюон, който има заряд от -1) може да абсорбира W+ бозон, което означава частица със заряд +1 и от този режим да стане съответен неутрино със заряд 0, където типът на неутрино, т.е. електрон, мюон или тау, е същият като вида на лептона при взаимодействието.
По същия начин, тип надолу кварк със заряд от – 1 / 3 може да се преобразува в кварк от горен тип, със заряд от + 2 / 3 ), чрез издаване на W- бозон или поглъщащ W+ Бозон По-точно, кварк от типа надолу се превръща в квантова суперпозиция на кварки от горен тип: тоест има шанс да стане един от трите кварка от горен тип, с вероятностите, дадени в матричните таблици.
Обратно, горният кварк може да излъчва W+
бозон или поглъщат W- бозон и по този начин се превръща в кварк от тип надолу.
W бозонът е нестабилен, така че ще се разпадне бързо, с много кратък живот, разпадането на W бозон към други продукти може да се случи с различни вероятности.
При така наречения бета разпад на неутрон, кварк надолу вътре в неутрона изразява имплицитно W- бозон и следователно се трансформира в нагоре кварк, превръщайки неутрона в протон.
Поради енергията, включена в процеса, тоест разликата в масата между долния и горния кварк, W- бозонът може да стане само електрон и електронно антинеутрино.
Взаимодействие с неутралния ток
При взаимодействия с неутрални токове, кварк или лептон (например електрон или мюон) излъчва или абсорбира неутрален Z бозон, като W± бозони, бозонът също се разпада бързо.
За разлика от взаимодействието на зареден ток, чиито правила за избор са строго ограничени от хиралност, електрически заряд или слаб изоспин, неутралният ток Z0 взаимодействието може да причини отклонение на два фермиона в стандартния модел: частици и античастици с всякакъв електрически заряд и лява и дясна хиралност, въпреки че силата на взаимодействието е различна.
нарушение на симетрията
Нарушаването на симетрията е явление, при което малки сътресения, протичащи в система, преминаваща през критична точка, заключават съдбата на системата, като установяват кои клонове са взети, за външен помощник, който не знае за сътресенията, изборът ще възникне несправедливо.
Този процес се нарича нарушение на симетрията, тъй като такива преходи обикновено прехвърлят системата от симетрично, но неуредено състояние при едно или повече специфични условия, смята се, че нарушенията в симетрията играят важна роля в моделите.
При директно нарушаване на симетрията текущите уравнения на системата са стационарни, но системата не се дължи на неинвариантността на основата на системата, такова нарушаване на симетрията се параметризира с помощта на параметъра на поръчката, специален случай на този тип разтваряне на симетрия е нарушаване на динамичната симетрия.
Неуспехът на симетрията може да обхване всеки от следните сценарии:
- Нарушаване на точната симетрия, лежаща в основата на законите на физиката чрез произволно образуване на някаква структура.
- Ситуация във физиката, при която минималното енергийно състояние има по-малко симетрия от самата система.
- Ситуации, при които реалното състояние на системата не отразява основните симетрии на динамиката, тъй като ясно симетричното състояние е нестабилно и стабилността се постига поради локална асиметрия.
- Ситуации, при които уравнението на една теория може да има определени симетрии, но решенията му не, тъй като симетриите са „скрити“.
Един от първите случаи на нарушена симетрия, обсъждани във физическата литература, се отнася до формата, взета от еднородно въртящо се тяло на несвиваема течност в гравитационно и хидростатично равновесие.
И Якоби, и Лиувил се съгласиха през 1834 г., че триосен елипсоид е равновесно решение на този проблем, когато кинетичната енергия в сравнение с гравитационната енергия на въртящо се тяло надвишава определена критична стойност.
Аксиалната симетрия, представена от сфероидите, е нарушена в тази точка на разклонение, освен това, над тази точка на разклонение и за постоянен ъглов импулс, решенията, които минимизират кинетичната енергия, са аксиално несиметрични елипсоиди на Якоби вместо сфероиди на Maclaurin.
Атомните ядра, например, са изградени от протони и неутрони, а също така знаем, че всички субатомни частици не са неизменни обекти, а по-скоро успяват да се трансформират взаимно, по същество в резултат на слаби ядрени взаимодействия.
Например, неутронът, който има нулев електрически заряд, може да се разпадне в протон и електрон с еднакви и противоположни заряди, плюс нова частица с нулев заряд, антинеутрино, и подобно, антинеутронът може да се разпадне в антипротон, позитрон и неутрино.
Теория или модел на електрослабостта
Слабата сила действа само на разстояния, по-малки от атомното ядро, докато електромагнитната сила може да се простира на големи разстояния, както се вижда от светлината на звезди които достигат цели галактики, избледнявайки само с квадрата на разстоянието.
Освен това сравнението на силата на фундаменталните взаимодействия между два протона, например, разкрива, че слабата сила е около 10 милиона пъти по-слаба от електромагнитната сила, но едно от основните открития на XNUMX-ти век е, че тези две сили са различни аспекти на една, по-фундаментална електрическа сила на изтичане.
Електрослабата теория възниква главно от опитите да се създаде самопоследователна габаритна теория за слабата сила, по аналогия с квантовата електродинамика, успешната съвременна теория за електромагнитната сила, разработена през 1940-те години на миналия век.
Има две основни изисквания за габаритната теория на слабата сила, първо, тя трябва да показва основна математическа симетрия, наречена калибровична инвариантност, така че ефектите на силата да са еднакви в различни точки от пространството и времето. Второ, теорията трябва да бъде пренормируема, тоест не трябва да съдържа нефизически безкрайни количества.
Ежедневни примери за ядрени промени
Най-очевидният пример за слабата ядрена сила е свързването на протони, които са отблъскващи по природа поради положителния си заряд. В по-голям мащаб тази сила е отговорна за огромната разрушителна сила на ядрените оръжия, освобождаването на енергия при взривяване ядреното оръжие се дължи на силни ядрени сили.
Важно е да се отбележи, че по същия начин те се използват в растителността на ядрената енергия за създаване на топлина, това за образуване на енергия, като електричество, Слаба ядрена сила Той успява да превърне неутрон в протон и протон в неутрон, тези сили произлизат от много съпротивления, като радиоактивен разпад, изгаряне на слънце, радиовъглеродно датиране и т.н.
- Реакция на делене в атомна електроцентрала осигурява достатъчно енергия за захранване на големи градове.
- Реакцията на синтез в слънцето осигурява на нашата планета цялата енергия, от която се нуждае, за да оцелеят живите организми.
- Бягащата реакция на делене осигурява разрушителната сила на ядрена бомба.