La Svag atomkraft det er en af fysikkens fire grundlæggende kræfter, hvorigennem partikler interagerer med hinanden, sammen med en stærk kraft, tyngdekraft og elektromagnetisme, denne svage kernekraft har en meget svagere intensitet. Lær mere om dette interessante emne her!
Den svage atomkraft
Den svage kraft er en af de fire Grundlæggende Naturkræfter der styrer alt stof i universet, de tre andre er tyngdekraft, elektromagnetisme og den stærke kraft, mens de andre kræfter holder tingene sammen, spiller den svage kraft en større rolle i, at ting falder fra hinanden eller går i stykker.
Den svage kraft eller svage vekselvirkning er meget stærkere end tyngdekraften, men er kun sikker over meget korte veje, virker på subatomare niveau og spiller en afgørende rolle i at pleje stjerner og skabe grundstoffer og er ansvarlig for meget af den naturlige stråling til stede i universet.
Den italienske fysiker Enrico Fermi tænkte på en hypotese i år 1933 om at angive beta-henfald, som er den proces, hvorved en neutron i en kerne bliver en proton og udstøder en elektron, ofte kaldet en beta-partikel i denne sammenhæng.
Han definerede en ny type kraft, den såkaldte svage vekselvirkning, som var ansvarlig for henfald, og hvis grundlæggende proces var at omdanne en neutron til en proton, en elektron og en neutrino, senere bestemt til at være en anti-neutrino, Giulio Maltese skrev. , en italiensk fysikhistoriker, om menneskets partikler.
Ifølge maltesisk udtalte Fermi indledningsvis, at dette indebar, hvad der ligner en nulafstand eller en kraft, hvormed de to partikler skulle være i kontakt for at kraften kunne fortsætte, da det da er blevet bekræftet, at den svage kraft er en tiltrækkende kraft, der arbejder over et ret kort område på mindst 0.1 procent af diameteren af en proton.
Egenskaber
La Svag atomkraft Det har en række egenskaber, som vi nævner nedenfor, den svage kraft er forskellig fra de andre kræfter:
- Det er den eneste kraft, der overtræder paritetssymmetri (P).
- Det er den eneste kraft, der overtræder ladningsparitet (CP) symmetri.
- Det er den eneste interaktion, der kan ændre en type kvark til en anden eller dens smag.
- Den svage kraft udbredes af bærerpartikler, der har betydelige masser (ca. 90 GeV/c).
Nøglekvantetallet for sprødt interagerende partikler er en fysisk egenskab kendt som svag isospin, som svarer til den rolle, som den elektriske centrifuge spiller i den elektromagnetiske kraft og farveladningen i den stærke kraft.
Dette er en mængde, der er lagret, det er af denne grund, at enhver svag interaktion vil have en sum af det totale isospin ved slutningen af interaktionen såvel som i begyndelsen af interaktionen.
Følgende partikler har et svagt isospin på + 1 / 2:
- elektronisk neutrino
- myon neutrino
- tau neutrino
- Stå op
- kvark charme
- top kvark
Følgende partikler har et svagt isospin på - 1 / 2:
- Elektron
- muon
- din
- kvark ned
- mærkelig kvark
- kvark baggrund
Z og W bosonerne er meget mere massive bosoner end de andre gauge bosoner, der medierer de andre kræfter, partiklerne er så massive, at de henfalder meget hurtigt i de fleste tilfælde.
Den svage kraft er blevet relateret sammen med den elektromagnetiske kraft som en enkelt grundlæggende kraft af elektrodepression, som erklæres ved høj energi, for eksempel dem, der findes inde i partikelacceleratorer.
Dette foreningsarbejde modtog 1979 Nobelprisen i fysik, og efterfølgende arbejde for at vise, at de matematiske grundlag for den elektrosvage kraft var renormaliserbare modtog 1999 Nobelprisen i fysik.
Typer af interaktioner
Der er to typer af svag interaktion, der kaldes toppunkter, den første type kaldes en "ladet strøminteraktion", fordi den er medieret af partikler, der bærer en elektrisk ladning, den er ansvarlig for fænomenet beta-henfald.
Den anden type kaldes "neutral strøminteraktion", fordi den er medieret af en neutral partikel, den er ansvarlig for afbøjningen af neutrinoer, de to typer af interaktion følger forskellige udvælgelsesregler.
ladet strøminteraktion
I en ladet strømtype af interaktion kan en ladet lepton (såsom en elektron eller en myon, som har en -1 ladning) absorbere en W+ boson, det vil sige en partikel med en +1 ladning, og dermed blive en tilsvarende neutrino med en ladning på 0 hvor neutrinotypen, altså elektron, muon eller tau er den samme som leptontypen i interaktionen.
På samme måde er en type dunkvark med en ladning på - 1 / 3 kan konverteres til en op-type kvark med en ladning på + 2 / 3 ), ved at udstede en W- boson eller absorbere en W+ Boson Mere præcist bliver down-kvarken en kvantesuperposition af op-kvarker: det vil sige, at den har mulighed for at blive en af tre op-kvarker med de sandsynligheder, der er angivet i matrixtabellerne.
Omvendt kan en op-type kvark udsende en W+
boson, eller absorbere en W- boson, og bliver derfor til en dunkvark.
W-bosonet er ustabilt, så det vil henfalde hurtigt, med en meget kort levetid, kan henfaldet af et W-boson til andre produkter ske med forskellige sandsynligheder.
I den såkaldte beta-spaltning af en neutron udtrykker en nedkvark i neutronen et implicit W- boson og bliver derfor en op-kvark, der omdanner neutronen til en proton.
På grund af den energi, der er involveret i processen, det vil sige forskellen i masse mellem down-quark og up-quark, W- bosonen kan kun blive en elektron og en elektron antineutrino.
neutralstrømsinteraktion
I neutralstrømsinteraktioner udsender eller absorberer en kvark eller lepton (f.eks. en elektron eller en myon) en neutral Z-boson, såsom W± bosoner, henfalder bosonen også hurtigt.
I modsætning til den ladede strøminteraktion, hvis udvælgelsesregler er strengt begrænset af chiralitet, elektrisk ladning eller svag isospin, er neutralstrømmen Z0 interaktionen kan få to fermioner i standardmodellen til at drive: partikler og antipartikler af enhver elektrisk ladning og venstre og højre chiralitet, selvom styrken af interaktionen er forskellig.
symmetri brud
Symmetribrud er et fænomen, hvor små omvæltninger, der fortsætter på et system, der passerer gennem et kritisk punkt, afslutter systemets skæbne ved at fastslå, hvilke grene der tages, for en ekstern assistent, uvidende om omvæltningerne, vil valget opstå uretfærdigt.
Denne proces kaldes symmetriovertrædelse, fordi sådanne overgange generelt overfører systemet fra en symmetrisk tilstand, men uordentligt under en eller flere specificerede forhold, menes forstyrrelser i symmetrien at spille en vigtig rolle i mønstrene.
Ved direkte symmetribrud er systemets aktuelle ligninger immobile, men systemet skyldes ikke, at systemets basis ikke er invariant, sådan symmetribrud parametreres ved hjælp af ordensparameteren, et specialtilfælde af denne type symmetriopløsning er dynamisk symmetribrud.
Symmetrifejl kan dække ethvert af følgende scenarier:
- Overtrædelse af den nøjagtige symmetri, der ligger til grund for fysikkens love, gennem den tilfældige dannelse af en eller anden struktur.
- En situation i fysik, hvor tilstanden af minimumsenergi har mindre symmetri end selve systemet.
- Situationer, hvor systemets faktiske tilstand ikke afspejler dynamikkens grundlæggende symmetrier, da den klart symmetriske tilstand er ustabil, og stabilitet opnås på grund af lokal asymmetri.
- Situationer, hvor en teoris ligning kan have visse symmetrier, men dens løsninger måske ikke, fordi symmetrierne er "skjulte".
Et af de første tilfælde af brudt symmetri, der er diskuteret i den fysiske litteratur, refererer til den form, der antages af et ensartet roterende legeme af en inkompressibel væske i gravitationel og hydrostatisk ligevægt.
Både Jacobi og Liouville blev i 1834 enige om, at en treakset ellipsoide var en ligevægtsløsning på dette problem, når den kinetiske energi sammenlignet med gravitationsenergien af et roterende legeme oversteg en vis kritisk værdi.
Den aksiale symmetri repræsenteret af sfæroiderne er brudt ved dette forgreningspunkt, og over dette forgreningspunkt og for konstant vinkelmomentum er løsninger, der minimerer kinetisk energi, aksialt ikke-symmetriske Jacobi-ellipsoider i stedet for sfæroider af Maclaurin.
Atomkerner består for eksempel af protoner og neutroner, og vi ved også, at alle subatomære partikler ikke er uforanderlige objekter, men formår at transformere hinanden, i det væsentlige som følge af svage nukleare interaktioner.
For eksempel kan neutronen, som har nul elektrisk ladning, henfalde til en proton og en elektron med lige store og modsatte ladninger, plus en ny nulladet partikel, en antineutrino, og på samme måde kan antineutronen henfalde til en antiproton, en positron og en neutrino.
Elektrosvag teori eller model
Den svage kraft virker kun over afstande, der er mindre end atomkernen, mens den elektromagnetiske kraft kan strække sig over store afstande, set i lyset af stjerner der når hele galakser, kun svækkes med kvadratet på afstanden.
Desuden afslører sammenligninger af styrken af de fundamentale vekselvirkninger mellem to protoner, for eksempel, at den svage kraft er omkring 10 millioner gange svagere end den elektromagnetiske kraft, men alligevel har en af de største opdagelser i det XNUMX. århundrede været, at disse to kræfter er forskellige facetter af en enkelt mere grundlæggende elektrisk lækagekraft.
Elektrosvag teori opstod primært fra forsøg på at producere en selvkonsistent gauge teori om den svage kraft, i analogi med kvanteelektrodynamik, den succesrige moderne teori om den elektromagnetiske kraft udviklet i løbet af 1940'erne.
Der er to grundlæggende krav til gauge-teorien for den svage kraft, for det første skal den udvise en underliggende matematisk symmetri, kaldet gauge-invarians, således at virkningerne af kraften er de samme på forskellige punkter i rum og tid. For det andet bør teorien være renormaliserbar, det vil sige, at den ikke skal indeholde uendelige ikke-fysiske størrelser.
Daglige eksempler på nukleare ændringer
Det mest oplagte eksempel på den svage kernekraft er bindingen af protoner, som er frastødende på grund af deres positive ladning. På en større skala er denne kraft ansvarlig for atomvåbens enorme ødelæggende kraft, frigivelsen af energi, når de detoneres ... et atomvåben skyldes stærke atomkræfter.
Det er vigtigt at bemærke, at de på samme måde bruges i kerneenergivegetationer til at skabe varme, dette med det formål at danne energi, såsom elektricitet, en Svag atomkraft formår at omdanne en neutron til en proton og en proton til en neutron, disse kræfter stammer fra mange modstande såsom radioaktivt henfald, afbrænding fra solen, radiocarbondatering mv.
- En fissionsreaktion på et atomkraftværk giver energi nok til at drive store byer.
- Fusionsreaktionen i solen giver vores planet al den energi, den har brug for, for at levende organismer kan overleve.
- En løbsk fissionsreaktion giver den ødelæggende kraft af en atombombe.