La Fuerza Nuclear Débil es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física a través de las cuales las partículas interactúan entre sí, junto con una fuerza fuerte, la gravedad y el electromagnetismo, esta Fuerza Nuclear Débil tiene una intensidad mucho más débil. ¡Conoce más de este interesante tema aquí!

Fuerza Nuclear Débil

La Fuerza Nuclear Débil

La fuerza débil es una de las cuatro Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza que gobiernan toda la materia en el universo, las otras tres son la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza fuerte, mientras que las otras fuerzas mantienen las cosas juntas, la fuerza débil juega un papel más importante en las cosas que se desmoronan o se descomponen.

La fuerza débil, o interacción débil, es mucho más fuerte que la gravedad, pero solo es segura a trayectos muy breves, actúa en el nivel subatómico y desempeña un papel crucial en nutrir estrellas y crear elementos, asimismo es responsable de gran parte de la radiación natural presente en el universo.

El físico italiano Enrico Fermi pensó acerca de una hipótesis en el año 1933 para manifestar la desintegración beta, que es el proceso por el cual un neutrón en un núcleo se convierte en un protón y expulsa un electrón, a menudo llamado partícula beta en este contexto.

Definió un nuevo tipo de fuerza, la llamada interacción débil, que fue responsable de la descomposición y cuyo proceso fundamental fue transformar un neutrón en un protón, un electrón y un neutrino, que luego se determinó que era un anti -neutrino, escribió Giulio Maltese, un historiador italiano de la física, en partículas del hombre.

Fuerza Nuclear Débil Propiedades

Según Maltés, Fermi en un inicio manifestó que esto implicaba lo que se asemeja a una distancia cero o una fuerza por la cual las dos partículas deberían encontrase en contacto para que la fuerza procediera, desde ese momento, se ha confirmado que la fuerza débil es una fuerza atrayente que marcha en un rango bastante corto de por lo menos 0.1 por ciento del diámetro de un protón.

Propiedades

La Fuerza Nuclear Débil posee una serie de propiedades las cuales mencionamos a continuación, la fuerza débil es diferente de las otras fuerzas:

  • Es la única fuerza que viola la simetría de paridad (P).
  • Es la única fuerza que viola la simetría de paridad de carga (CP).
  • Es la única interacción que puede cambiar un tipo de quark a otro o su sabor.
  • La fuerza débil se propaga por partículas de vehículos que tienen masas significativas (aproximadamente 90 GeV / c).

El número cuántico clave para partículas en interacción frágil es una propiedad física conocida como isospín débil, que es semejante al papel que desenvuelve la centrífuga eléctrica en la fuerza electromagnética y la carga de color en la fuerza fuerte.

Esta es una cantidad que se encuentra almacenada, es por este motivo que cualquier interacción débil poseerá una suma del isospín total al final de la interacción así mismo como al inicio de la interacción.

Las siguientes partículas tienen una isospín débil de + 1 ⁄ 2:

  • Neutrino electrónico
  • Neutrino muon
  • Neutrino tau
  • Levantarse
  • Encanto quark
  • Quark top

Las siguientes partículas tienen un isospín débil de – 1 ⁄ 2:

  • Electrón
  • Muon
  • Tau
  • Quark down
  • Extraño quark
  • Fondo de quark

Los bosones Z y W son bosones mucho más masivos que los otros bosones medidores que median las otras fuerzas, las partículas son tan masivas que se descomponen muy rápidamente en la mayoría de los casos.

La fuerza débil se ha relacionado junto con la fuerza electromagnética como una sola fuerza fundamental de electrodepresión, que se declara a alta energía, por ejemplo, las que se hallan dentro de los aceleradores de partículas.

Este trabajo de unificación recibió el Premio Nobel de Física de 1979, y el trabajo posterior para demostrar que los fundamentos matemáticos de la fuerza de electrodébil fueron renormalizables recibió el Premio Nobel de Física de 1999.

Fuerza Nuclear Débil

Tipos de Interacciones

Hay dos tipos de interacción débil que son llamados vértices, el primer tipo se llama » interacción de corriente cargada » porque está mediado por partículas que llevan una carga eléctrica, es responsable del fenómeno de la desintegración beta.

El segundo tipo se llama » interacción de corriente neutral » porque está mediada por una partícula neutral, es responsable de la desviación de los neutrinos, los dos tipos de interacción siguen diferentes reglas de selección.

Interacción de corriente cargada

En un tipo de interacción de corriente cargada, un leptón cargado (como un electrón o un muón, que tiene una carga de -1) puede absorber un W+ bosón, lo que quiere decir, una partícula con una carga de +1 y de ese modo convertirse en un neutrino correspondiente con una carga de 0 donde el tipo de neutrino, es decir, electrón, muón o tau es el mismo que el tipo de leptón en la interacción.

Del mismo modo, un tipo de abajo quark con una carga de –  1 / 3  se puede convertir en un quark de tipo arriba, con una carga de + 2 / 3 ), mediante la emisión de una W bosón o absorbiendo un W+   Bosón Más precisamente, el quark de tipo down se convierte en una superposición cuántica de quarks de tipo up: es decir, tiene la posibilidad de convertirse en uno de los tres quarks de tipo up, con las probabilidades dadas en las tablas de matriz.

Por el contrario, un quark de tipo ascendente puede emitir un W+
bosón, o absorber un Wbosón, y por lo tanto se convierte en un quark de tipo descendente.

El bosón W es inestable, por lo que se descompondrá rápidamente, con una vida útil muy corta, la descomposición de un bosón W a otros productos puede suceder, con diferentes probabilidades.

En la llamada disgregación beta de un neutrón, un quark down dentro del neutrón expresa un implícito W-- bosón y por lo tanto se transforma en un quark up, transformando el neutrón en un protón.

Debido a la energía involucrada en el proceso, es decir, la diferencia de masa entre el quark down y el quark up, el Wel bosón solo puede convertirse en un electrón y un antineutrino electrónico.

Interacción de corriente neutral

En las interacciones de corriente neutra, un quark o un leptón (por ejemplo, un electrón o un muón) emite o absorbe un bosón Z neutro, como el W± bosones, el bosón también se descompone rápidamente.

A diferencia de la interacción de corriente cargada, cuyas reglas de selección están estrictamente limitadas por la quiralidad, carga eléctrica o isospín débil, la corriente neutral Z0 la interacción puede causar que dos fermiones en el modelo estándar se desvíen: partículas y antipartículas de cualquier carga eléctrica, y quiralidad izquierda y derecha, aunque la intensidad de la interacción difiere.

Violación de simetría

La ruptura de simetría es un fenómeno en el que pequeñas agitaciones que proceden sobre un sistema que atraviesa un punto crítico concluyen el destino del sistema al establecer qué ramas se toman, para un asistente externo, inconsciente de las agitaciones, la elección surgirá injustamente.

Este proceso se llama violación de simetría, porque tales transiciones generalmente transfieren el sistema desde un estado simétrico pero desordenado en una o más condiciones específicas, se cree que las perturbaciones en la simetría juegan un papel importante en los patrones.

Con el rompimiento directo de la simetría, las ecuaciones de corriente del sistema son inmóviles, pero el sistema no se debe a que la base del sistema no sea invariable, tal rompimiento de simetría se parametriza usando el parámetro de orden, un caso especial de este tipo de disolución de simetría es la ruptura de simetría dinámica.

La falla de simetría puede cubrir cualquiera de los siguientes escenarios:

  • Violación de la simetría exacta que subyace a las leyes de la física a través de la formación aleatoria de alguna estructura.
  • Una situación en física en la que el estado de energía mínima tiene menos simetría que el sistema mismo.
  • Situaciones en que el estado real del sistema no refleja las simetrías básicas de la dinámica, ya que el estado claramente simétrico es inestable y la estabilidad se logra debido a la asimetría local.
  • Situaciones en las que la ecuación de una teoría puede tener ciertas simetrías, pero sus soluciones no, a que las simetrías están «ocultas».

Uno de los primeros casos de simetría rota discutida en la literatura física se refiere a la forma adoptada por un cuerpo rotatorio uniforme de un fluido incompresible en equilibrio gravitacional e hidrostático.

Tanto Jacobi como Liouville coincidieron en el año 1834 y dijeron que un elipsoide de tres ejes era una solución de equilibrio para este problema, cuando la energía cinética en comparación con la energía gravitacional de un cuerpo giratorio excedía un cierto valor crítico.

La simetría axial representada por los esferoides se rompe en este punto de bifurcación, además, por encima de este punto de ramificación y para un momento angular constante, las soluciones que minimizan la energía cinética son elipsoides de Jacobi no simétricos axialmente en lugar de esferoides de Maclaurin.

Los núcleos atómicos, por ejemplo, están combinados de protones y neutrones, además sabemos que todas las partículas subatómicas no son objetos inalterables, sino que logran transformarse entre sí, esencialmente como resultado de interacciones nucleares débiles.

Por ejemplo, el neutrón, que tiene una carga eléctrica cero, puede descomponerse, transformándose en un protón y un electrón de cargas iguales y opuestas, más una nueva partícula de carga cero, un antineutrino y de manera similar, el antineutrón puede descomponerse formando un antiprotón, un positrón y un neutrino.

Teoría o Modelo Electrodébil

La fuerza débil actúa solo a través de distancias más pequeñas que el núcleo atómico, mientras que la fuerza electromagnética puede extenderse a grandes distancias, como se observa a la luz de las Estrellas que alcanzan galaxias enteras, debilitándose solo con el cuadrado de la distancia.

Además, la comparación de la fuerza de las interacciones fundamentales entre dos protones, por ejemplo, revelan que la fuerza débil es unos 10 millones de veces más débil que la fuerza electromagnética, sin embargo, uno de los principales descubrimientos del siglo XX ha sido que estas dos fuerzas son facetas diferentes de una única fuerza de fuga eléctrica más fundamental.

La teoría del electrodébil surgió principalmente de los intentos de producir un autoconsistente Calibre la teoría de la fuerza débil, en analogía con la electrodinámica cuántica, la exitosa teoría moderna de la fuerza electromagnética desarrollada durante la década de 1940.

Hay dos requisitos básicos para la teoría del calibre de la fuerza débil, primero, debe exhibir una simetría matemática subyacente, llamada invariancia de calibre, de modo que los efectos de la fuerza sean los mismos en diferentes puntos en el espacio y el tiempo. Segundo, la teoría debería ser renormalizable, es decir, no debe contener cantidades infinitas no físicas.

Ejemplos cotidianos de Cambios Nucleares

El ejemplo más obvio de la Fuerza Nuclear Débil, es la unión de protones, que son de naturaleza repulsiva debido a su carga positiva, a mayor escala, esta fuerza es responsable del inmenso poder destructivo de las armas nucleares, la liberación de energía cuando detona un arma nuclear se debe a fuerzas nucleares fuertes.

Es importante destacar que de igual forma se usan en vegetaciones de energía nuclear para crear calor, esto con la finalidad de formar energía, como la electricidad, una Fuerza Nuclear Débil consigue convertir un neutrón en protón y protón en un neutrón, estas fuerzas se originan en muchas resistencias, como la desintegración radiactiva, la quema del sol, la datación por radiocarbono, etc.

  • Una reacción de fisión en una planta de energía nuclear proporciona suficiente energía para dar electricidad a las grandes ciudades.
  • La reacción de fusión en el sol proporciona a nuestro planeta toda la energía que necesita para que los organismos vivos sobrevivan.
  • Una reacción de fisión descontrolada proporciona la fuerza destructiva de una bomba nuclear.

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here