La Slaba nuklearna sila to je jedna od četiri fundamentalne sile fizike kroz koje čestice međusobno komuniciraju, zajedno sa jakom silom, gravitacijom i elektromagnetizmom, ova Slaba nuklearna sila ima mnogo slabiji intenzitet. Saznajte više o ovoj zanimljivoj temi ovdje!
Slaba nuklearna sila
Slaba sila je jedna od četiri Osnovne sile prirode koje upravljaju svom materijom u svemiru, ostale tri su gravitacija, elektromagnetizam i jaka sila, dok druge sile drže stvari zajedno, slaba sila igra veću ulogu u raspadanju ili raspadanju stvari.
Slaba sila, ili slaba interakcija, mnogo je jača od gravitacije, ali je sigurna samo za vrlo kratke udaljenosti, djeluje na subatomskom nivou i igra ključnu ulogu u njegovanju zvijezda i stvaranju elemenata, kao i da je odgovorna za veći dio prirodno zračenje prisutno u svemiru.
Italijanski fizičar Enrico Fermi je 1933. godine razmišljao o hipotezi da se manifestuje beta raspad, što je proces kojim se neutron u jezgri pretvara u proton i izbacuje elektron, koji se u ovom kontekstu često naziva beta čestica.
Definisao je novu vrstu sile, tzv. slabu interakciju, koja je bila odgovorna za raspad i čiji je osnovni proces bio da transformiše neutron u proton, elektron i neutrino, za koji je kasnije utvrđeno da je antineutrino. , napisao je Giulio Maltese, italijanski istoričar fizike, u česticama čoveka.
Prema Maltezeu, Fermi je u početku izjavio da to implicira ono što liči na nultu udaljenost ili silu po kojoj bi dvije čestice morale biti u kontaktu da bi sila nastavila, od tada je potvrđeno da je slaba sila privlačna sila koja djeluje u prilično kratkom rasponu od najmanje 0.1 posto prečnika protona.
Propiedades
La Slaba nuklearna sila Ima niz svojstava koja spominjemo u nastavku, slaba sila se razlikuje od ostalih sila:
- To je jedina sila koja narušava paritetnu simetriju (P).
- To je jedina sila koja narušava simetriju pariteta naboja (CP).
- To je jedina interakcija koja može promijeniti jednu vrstu kvarka u drugu ili njegovu aromu.
- Slabu silu propagiraju čestice nosača koje imaju značajne mase (približno 90 GeV/c).
Ključni kvantni broj za krhke čestice u interakciji je fizičko svojstvo poznato kao slab izospin, što je slično ulozi koju električna centrifuga ima u elektromagnetskoj sili i naboju u boji u jakoj sili.
Ovo je količina koja se pohranjuje, iz tog razloga će svaka slaba interakcija imati zbir ukupnog izospina na kraju interakcije kao i na početku interakcije.
Sljedeće čestice imaju slab izospin od + 1 / 2:
- elektronski neutrino
- mionski neutrino
- tau neutrino
- Ustani
- kvark šarm
- vrhunski kvark
Sljedeće čestice imaju slab izospin od – 1 / 2:
- Electron
- mion
- Tau
- quark down
- čudan kvark
- kvark pozadina
Z i W bozoni su mnogo masivniji od ostalih metarskih bozona koji posreduju drugim silama, čestice su toliko masivne da se u većini slučajeva vrlo brzo raspadaju.
Slaba sila je povezana zajedno s elektromagnetskom silom kao jedinstvenom fundamentalnom silom elektrodepresije, koja je deklarirana pri visokoj energiji, na primjer, onima koji se nalaze unutar akceleratora čestica.
Ovo objedinjujuće djelo nagrađeno je Nobelovom nagradom za fiziku 1979. godine, a kasniji rad koji pokazuje da se matematičke osnove elektroslabe sile mogu renormalizovati dobio je Nobelovu nagradu za fiziku 1999. godine.
Vrste interakcija
Postoje dvije vrste slabe interakcije koje se nazivaju vrhovi, prvi tip se naziva "interakcija nabijene struje" jer je posredovana česticama koje nose električni naboj, odgovorna je za fenomen beta raspada.
Drugi tip se zove "interakcija neutralne struje" jer je posredovan neutralnom česticom, odgovoran je za skretanje neutrina, te dvije vrste interakcije slijede različita pravila selekcije.
Interakcija napunjene struje
U interakciji sa nabijenom strujom, nabijeni lepton (kao što je elektron ili mion, koji ima naboj od -1) može apsorbirati W+ bozon, što znači česticu s nabojem od +1 i iz tog moda postati odgovarajući neutrina sa nabojem od 0 pri čemu je tip neutrina, odnosno elektron, mion ili tau isti kao i tip leptona u interakciji.
Slično, tip down kvarka sa nabojem od – 1 / 3 može se pretvoriti u kvark gornjeg tipa, sa nabojem od + 2 / 3 ), izdavanjem W- bozon ili apsorbujući W+ Bozon Preciznije, kvark donjeg tipa postaje kvantna superpozicija kvarkova gornjeg tipa: to jest, ima šansu da postane jedan od tri kvarka gornjeg tipa, sa vjerovatnoćama datim u matričnim tabelama.
Nasuprot tome, uzvodni kvark može emitovati W+
bozon, ili apsorbuju W- bozon, i tako postaje kvark donjeg tipa.
W bozon je nestabilan, tako da će se brzo raspasti, sa vrlo kratkim životnim vijekom, raspad W bozona na druge proizvode može se dogoditi, s različitim vjerovatnoćama.
U takozvanom beta raspadu neutrona, down kvark unutar neutrona izražava implicitni W- bozon i stoga se transformiše u up kvark, pretvarajući neutron u proton.
Zbog energije uključene u proces, odnosno razlike u masi između donjeg i gornjeg kvarka, W- bozon može postati samo elektron i elektronski antineutrino.
Interakcija neutralne struje
U interakcijama neutralne struje, kvark ili lepton (na primjer, elektron ili mion) emituje ili apsorbira neutralni Z bozon, kao što je W± bozona, bozon se takođe brzo raspada.
Za razliku od interakcije nabijene struje, čija su pravila odabira strogo ograničena kiralnošću, električnim nabojem ili slabim izospinom, neutralna struja Z0 interakcija može uzrokovati odstupanje dva fermiona u standardnom modelu: čestice i antičestice bilo kojeg električnog naboja, te lijevu i desnu kiralnost, iako se jačina interakcije razlikuje.
kršenje simetrije
Narušavanje simetrije je pojava u kojoj mali preokreti koji se dešavaju na sistemu koji prolazi kroz kritičnu tačku zaključuju sudbinu sistema utvrđivanjem koje su grane zauzete, za spoljnog pomoćnika, nesvestan preokreta, izbor će nastati nepravedno.
Ovaj proces se naziva kršenje simetrije, jer takvi prelazi generalno prenose sistem iz simetričnog, ali neuređenog stanja pod jednim ili više specifičnih uslova, smatra se da poremećaji u simetriji igraju važnu ulogu u obrascima.
Sa direktnim narušavanjem simetrije, trenutne jednačine sistema su stacionarne, ali sistem nije zbog toga što osnova sistema nije invarijantna, takvo kršenje simetrije se parametrizuje pomoću parametra reda, poseban slučaj ove vrste rastvaranja simetrije je narušavanje dinamičke simetrije.
Greška simetrije može pokriti bilo koji od sljedećih scenarija:
- Kršenje tačne simetrije koja je u osnovi zakona fizike kroz nasumično formiranje neke strukture.
- Situacija u fizici u kojoj minimalno energetsko stanje ima manju simetriju od samog sistema.
- Situacije u kojima stvarno stanje sistema ne odražava osnovne simetrije dinamike, jer je jasno simetrično stanje nestabilno i stabilnost se postiže zahvaljujući lokalnoj asimetriji.
- Situacije u kojima jednačina teorije može imati određene simetrije, ali njena rješenja nemaju, jer su simetrije „skrivene“.
Jedan od prvih slučajeva narušene simetrije o kojima se raspravlja u fizičkoj literaturi odnosi se na oblik koji zauzima jednolično rotirajuće tijelo nestišljivog fluida u gravitacijskoj i hidrostatičkoj ravnoteži.
I Jacobi i Liouville su se 1834. složili da je troosni elipsoid ravnotežno rješenje ovog problema, kada kinetička energija u poređenju sa gravitacijskom energijom rotirajućeg tijela premašuje određenu kritičnu vrijednost.
Aksijalna simetrija predstavljena sferoidima je narušena u ovoj tački grananja, štaviše, iznad ove tačke grananja i za konstantan ugaoni moment, rješenja koja minimiziraju kinetičku energiju su aksijalno nesimetrični Jacobijevi elipsoidi umjesto Maclaurinovih sferoida.
Atomske jezgre, na primjer, sastoje se od protona i neutrona, a također znamo da sve subatomske čestice nisu nepromjenjivi objekti, već uspijevaju međusobno transformirati, u suštini kao rezultat slabih nuklearnih interakcija.
Na primjer, neutron, koji ima nulti električni naboj, može se raspasti na proton i elektron jednakog i suprotnog naboja, plus novu česticu nultog naboja, antineutrino, i slično, antineutron se može raspasti u antiproton, pozitron i neutrino.
Teorija ili model elektroslabosti
Slaba sila djeluje samo na udaljenostima manjim od atomskog jezgra, dok se elektromagnetna sila može proširiti na velike udaljenosti, kao što se vidi u svjetlu Zvezde koji dosežu čitave galaksije, bledeći samo s kvadratom udaljenosti.
Nadalje, poređenje jačine fundamentalnih interakcija između dva protona, na primjer, otkriva da je slaba sila oko 10 miliona puta slabija od elektromagnetne sile, ali jedno od najvećih otkrića XNUMX. stoljeća bilo je da su ove dvije sile različite aspekte jedne, fundamentalnije električne sile curenja.
Elektroslaba teorija je nastala prvenstveno iz pokušaja da se proizvede samokonzistentna mjerna teorija slabe sile, u analogiji s kvantnom elektrodinamikom, uspješna moderna teorija elektromagnetne sile razvijena je tokom 1940-ih.
Postoje dva osnovna zahtjeva za teoriju mjerača slabe sile, prvo, ona mora pokazivati temeljnu matematičku simetriju, nazvanu invarijantnost mjerača, tako da su efekti sile isti u različitim tačkama u prostoru i vremenu. Drugo, teorija bi trebala biti renormalizabilna, odnosno ne bi trebala sadržavati nefizičke beskonačne količine.
Svakodnevni primjeri nuklearnih promjena
Najočitiji primjer slabe nuklearne sile je vezivanje protona, koji su po svojoj prirodi odbojni zbog svog pozitivnog naboja.U većim razmjerima, ova sila je odgovorna za ogromnu razornu moć nuklearnog oružja, oslobađanje energije pri detonaciji nuklearno oružje je zbog jakih nuklearnih snaga.
Važno je napomenuti da se na isti način koriste u nuklearnim energetskim vegetacijama za stvaranje topline, i to za stvaranje energije, kao što je električna energija, Slaba nuklearna sila Uspijeva da pretvori neutron u proton i proton u neutron, te sile nastaju u mnogim otporima, kao što su radioaktivni raspad, izgaranje sunca, radiokarbonsko datiranje itd.
- Reakcija fisije u nuklearnoj elektrani daje dovoljno energije za napajanje velikih gradova.
- Reakcija fuzije na suncu daje našoj planeti svu energiju koja joj je potrebna za preživljavanje živih organizama.
- Reakcija bežeće fisije daje razornu snagu nuklearne bombe.