मौलिक बल: कमजोर परमाणु बल

La कमजोर परमाणु बल यह भौतिकी के चार मूलभूत बलों में से एक है जिसके माध्यम से कण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, साथ ही एक मजबूत बल, गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुंबकत्व के साथ, इस कमजोर परमाणु बल की तीव्रता बहुत कमजोर होती है। इस दिलचस्प विषय के बारे में यहाँ और जानें!

कमजोर परमाणु बल

कमजोर बल चार में से एक है प्रकृति के मौलिक बल जो ब्रह्मांड में सभी पदार्थों को नियंत्रित करते हैं, अन्य तीन गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व और मजबूत बल हैं, जबकि अन्य बल चीजों को एक साथ रखते हैं, कमजोर बल चीजों के टूटने या गिरने में बड़ी भूमिका निभाता है।

कमजोर बल, या कमजोर अंतःक्रिया, गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत मजबूत है, लेकिन केवल बहुत कम दूरी के लिए सुरक्षित है, उप-परमाणु स्तर पर कार्य करता है, और सितारों के पोषण और तत्वों को बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, साथ ही साथ अधिकांश के लिए जिम्मेदार होता है। ब्रह्मांड में मौजूद प्राकृतिक विकिरण।

इतालवी भौतिक विज्ञानी एनरिको फर्मी ने 1933 में बीटा क्षय को प्रकट करने के लिए एक परिकल्पना के बारे में सोचा, जो एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक नाभिक में एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में बदल जाता है और एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालता है, जिसे अक्सर इस संदर्भ में बीटा कण कहा जाता है।

उन्होंने एक नए प्रकार के बल को परिभाषित किया, तथाकथित कमजोर अंतःक्रिया, जो क्षय के लिए जिम्मेदार थी और जिसकी मौलिक प्रक्रिया एक न्यूट्रॉन को एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक न्यूट्रिनो में बदलने की थी, जिसे बाद में एक एंटी-न्यूट्रिनो के रूप में निर्धारित किया गया था। , Giulio Maltese ने लिखा है। , भौतिकी के एक इतालवी इतिहासकार, मनुष्य के कणों पर।

माल्टीज़ के अनुसार, फर्मी ने शुरू में कहा था कि इसका मतलब है कि शून्य दूरी या बल जैसा दिखता है जिसके द्वारा बल के आगे बढ़ने के लिए दो कणों को संपर्क में रहना होगा, तब से यह पुष्टि हो गई है कि कमजोर बल एक आकर्षक बल है जो चलता है एक प्रोटॉन के व्यास के कम से कम 0.1 प्रतिशत की काफी कम सीमा में।

गुण

La कमजोर परमाणु बल इसमें गुणों की एक श्रृंखला है जिसका हम नीचे उल्लेख करते हैं, कमजोर बल अन्य बलों से अलग है:

बातचीत के प्रकार

दो प्रकार के कमजोर इंटरैक्शन होते हैं जिन्हें वर्टिस कहा जाता है, पहले प्रकार को "चार्ज करंट इंटरैक्शन" कहा जाता है क्योंकि यह उन कणों द्वारा मध्यस्थ होता है जो विद्युत चार्ज करते हैं, यह बीटा क्षय की घटना के लिए जिम्मेदार है।

दूसरे प्रकार को "न्यूट्रल करंट इंटरैक्शन" कहा जाता है क्योंकि यह एक तटस्थ कण द्वारा मध्यस्थ होता है, यह न्यूट्रिनो के विक्षेपण के लिए जिम्मेदार होता है, दो प्रकार के इंटरैक्शन विभिन्न चयन नियमों का पालन करते हैं।

चार्ज किया गया वर्तमान इंटरैक्शन

एक आवेशित वर्तमान प्रकार के अंतःक्रिया में, एक आवेशित लेप्टन (जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन या एक म्यूऑन, जिसमें -1 का आवेश होता है) एक W+ बोसॉन को अवशोषित कर सकता है, जिसका अर्थ है +1 के आवेश वाला एक कण और उस मोड से एक संगत बन जाता है न्यूट्रिनो 0 के चार्ज के साथ जहां न्यूट्रिनो का प्रकार, यानी इलेक्ट्रॉन, म्यूऑन या ताऊ बातचीत में लेप्टन के प्रकार के समान है।

इसी प्रकार, एक प्रकार का डाउन क्वार्क जिसका आवेश होता है - ¹ / ₃  + . चार्ज के साथ अप-टाइप क्वार्क में परिवर्तित किया जा सकता है ² / ₃ ), W . जारी करके^-  बोसॉन या अवशोषित एक W⁺   बोसोन अधिक सटीक रूप से, डाउन-टाइप क्वार्क अप-टाइप क्वार्क का क्वांटम सुपरपोजिशन बन जाता है: यानी, मैट्रिक्स टेबल में दी गई संभावनाओं के साथ, इसमें तीन अप-टाइप क्वार्क में से एक बनने का मौका होता है।

इसके विपरीत, एक अपस्ट्रीम क्वार्क W . का उत्सर्जन कर सकता है⁺
बोसॉन, या एक W . को अवशोषित करें^- बोसॉन, और इस प्रकार एक डाउन-टाइप क्वार्क बन जाता है।

डब्ल्यू बोसॉन अस्थिर है, इसलिए यह जल्दी से क्षय हो जाएगा, बहुत ही कम जीवनकाल के साथ, अन्य उत्पादों के लिए डब्ल्यू बोसॉन का क्षय विभिन्न संभावनाओं के साथ हो सकता है।

न्यूट्रॉन के तथाकथित बीटा क्षय में, न्यूट्रॉन के भीतर एक डाउन क्वार्क एक निहित W . को व्यक्त करता है^- बोसॉन और इसलिए अप क्वार्क में बदल जाता है, न्यूट्रॉन को प्रोटॉन में बदल देता है।

प्रक्रिया में शामिल ऊर्जा के कारण, यानी डाउन क्वार्क और अप क्वार्क के बीच द्रव्यमान में अंतर, डब्ल्यू^- बोसॉन केवल एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो बन सकता है।

तटस्थ वर्तमान इंटरैक्शन

न्यूट्रल करंट इंटरैक्शन में, क्वार्क या लेप्टन (उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन या म्यूऑन) एक न्यूट्रल Z बोसॉन का उत्सर्जन या अवशोषण करता है, जैसे कि W^± बोसॉन, बोसॉन भी तेजी से क्षय होता है।

चार्ज किए गए वर्तमान इंटरैक्शन के विपरीत, जिनके चयन नियम चिरलिटी, इलेक्ट्रिक चार्ज, या कमजोर आइसोस्पिन द्वारा सख्ती से सीमित हैं, तटस्थ वर्तमान जेड⁰ इंटरेक्शन मानक मॉडल में दो फ़र्मियन को विचलित करने का कारण बन सकता है: किसी भी इलेक्ट्रिक चार्ज के कण और एंटीपार्टिकल्स, और बाएं और दाएं चिरलिटी, हालांकि इंटरैक्शन की ताकत अलग-अलग होती है।

समरूपता उल्लंघन

समरूपता तोड़ना एक ऐसी घटना है जिसमें एक महत्वपूर्ण बिंदु से गुजरने वाली प्रणाली पर होने वाली छोटी उथल-पुथल प्रणाली के भाग्य का निष्कर्ष निकालती है कि कौन सी शाखाएं ली जाती हैं, बाहरी सहायक के लिए, उथल-पुथल से अनजान, विकल्प गलत तरीके से उत्पन्न होगा।

इस प्रक्रिया को समरूपता उल्लंघन कहा जाता है, क्योंकि इस तरह के संक्रमण आम तौर पर एक या अधिक विशिष्ट परिस्थितियों में एक सममित लेकिन अव्यवस्थित स्थिति से सिस्टम को स्थानांतरित करते हैं, समरूपता में गड़बड़ी पैटर्न में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए सोचा जाता है।

प्रत्यक्ष समरूपता भंग होने पर, तंत्र के वर्तमान समीकरण स्थिर होते हैं, लेकिन प्रणाली के आधार के अपरिवर्तनीय न होने के कारण प्रणाली नहीं होती है, इस तरह की समरूपता को तोड़ने के क्रम पैरामीटर का उपयोग करके पैरामीटर किया जाता है, इस प्रकार के समरूपता विघटन का एक विशेष मामला है गतिशील समरूपता तोड़ना।

समरूपता विफलता निम्नलिखित में से किसी भी परिदृश्य को कवर कर सकती है:

• कुछ संरचना के यादृच्छिक गठन के माध्यम से भौतिकी के नियमों में अंतर्निहित सटीक समरूपता का उल्लंघन।
• भौतिकी में एक स्थिति जहां न्यूनतम ऊर्जा राज्य में सिस्टम की तुलना में कम समरूपता होती है।
• ऐसी स्थितियाँ जिनमें सिस्टम की वास्तविक स्थिति गतिकी की मूल समरूपता को प्रतिबिंबित नहीं करती है, क्योंकि स्पष्ट रूप से सममित अवस्था अस्थिर होती है और स्थानीय विषमता के कारण स्थिरता प्राप्त होती है।
• ऐसी स्थितियाँ जिनमें एक सिद्धांत के समीकरण में कुछ समरूपताएँ हो सकती हैं, लेकिन इसके समाधान नहीं होते, क्योंकि समरूपताएँ "छिपी हुई" होती हैं।

भौतिक साहित्य में चर्चा की गई टूटी समरूपता के पहले मामलों में से एक गुरुत्वाकर्षण और हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में एक असम्पीडित तरल पदार्थ के एक समान घूर्णन शरीर द्वारा लिए गए आकार से संबंधित है।

1834 में जैकोबी और लिउविल दोनों ने सहमति व्यक्त की कि एक तीन-अक्ष दीर्घवृत्त इस समस्या का एक संतुलन समाधान था, जब एक घूर्णन शरीर की गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा की तुलना में गतिज ऊर्जा एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाती है।

गोलाकारों द्वारा दर्शाई गई अक्षीय समरूपता इस शाखा बिंदु पर टूट जाती है, इसके अलावा, इस शाखा बिंदु के ऊपर और निरंतर कोणीय गति के लिए, गतिज ऊर्जा को कम करने वाले समाधान मैकलॉरिन के गोलाकारों के बजाय अक्षीय रूप से गैर-सममित जैकोबी दीर्घवृत्त होते हैं।

परमाणु नाभिक, उदाहरण के लिए, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने होते हैं, और हम यह भी जानते हैं कि सभी उप-परमाणु कण अपरिवर्तनीय वस्तुएं नहीं हैं, बल्कि कमजोर परमाणु बातचीत के परिणामस्वरूप अनिवार्य रूप से एक दूसरे को बदलने का प्रबंधन करते हैं।

उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन, जिसमें शून्य विद्युत आवेश होता है, एक प्रोटॉन और समान और विपरीत आवेशों के एक इलेक्ट्रॉन में क्षय हो सकता है, साथ ही शून्य आवेश का एक नया कण, एक एंटीन्यूट्रिनो, और इसी तरह, एंटीन्यूट्रॉन एक एंटीप्रोटॉन, एक पॉज़िट्रॉन में क्षय हो सकता है। और एक न्यूट्रिनो।

इलेक्ट्रोवीक थ्योरी या मॉडल

कमजोर बल केवल परमाणु नाभिक से छोटी दूरी पर कार्य करता है, जबकि विद्युत चुम्बकीय बल बड़ी दूरी तक फैल सकता है, जैसा कि प्रकाश में देखा जा सकता है सितारों जो पूरी आकाशगंगा तक पहुँचती है, केवल दूरी के वर्ग के साथ लुप्त होती जाती है।

इसके अलावा, उदाहरण के लिए, दो प्रोटॉनों के बीच मौलिक अंतःक्रियाओं की ताकत की तुलना से पता चलता है कि कमजोर बल विद्युत चुम्बकीय बल की तुलना में लगभग 10 मिलियन गुना कमजोर है, फिर भी XNUMX वीं शताब्दी की प्रमुख खोजों में से एक यह है कि ये दो बल हैं एकल, अधिक मौलिक विद्युत रिसाव बल के विभिन्न पहलू।

इलेक्ट्रोवेक सिद्धांत मुख्य रूप से कमजोर बल के एक आत्म-संगत गेज सिद्धांत का निर्माण करने के प्रयासों से उत्पन्न हुआ, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के अनुरूप, 1940 XNUMX XNUMX के दशक के दौरान विकसित विद्युत चुम्बकीय बल का सफल आधुनिक सिद्धांत।

कमजोर बल के गेज सिद्धांत के लिए दो बुनियादी आवश्यकताएं हैं, पहला, इसे एक अंतर्निहित गणितीय समरूपता प्रदर्शित करना चाहिए, जिसे गेज इनवेरिएंस कहा जाता है, जैसे कि बल का प्रभाव अंतरिक्ष और समय में विभिन्न बिंदुओं पर समान होता है। दूसरा, सिद्धांत को पुन: सामान्य करने योग्य होना चाहिए, अर्थात इसमें अभौतिक अनंत मात्राएँ नहीं होनी चाहिए।

परमाणु परिवर्तन के दैनिक उदाहरण

कमजोर परमाणु बल का सबसे स्पष्ट उदाहरण प्रोटॉनों का बंधन है, जो अपने सकारात्मक चार्ज के कारण प्रकृति में प्रतिकूल हैं। बड़े पैमाने पर, यह बल परमाणु हथियारों की विशाल विनाशकारी शक्ति के लिए जिम्मेदार है, विस्फोट होने पर ऊर्जा की रिहाई एक परमाणु हथियार मजबूत परमाणु ताकतों के कारण होता है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जिस तरह से उनका उपयोग परमाणु ऊर्जा वनस्पतियों में गर्मी पैदा करने के लिए किया जाता है, यह ऊर्जा बनाने के लिए, जैसे कि बिजली, ए कमजोर परमाणु बल यह एक न्यूट्रॉन को एक प्रोटॉन और एक प्रोटॉन को न्यूट्रॉन में बदलने का प्रबंधन करता है, ये बल कई प्रतिरोधों से उत्पन्न होते हैं, जैसे कि रेडियोधर्मी क्षय, सूर्य का जलना, रेडियोकार्बन डेटिंग, आदि।

• परमाणु ऊर्जा संयंत्र में एक विखंडन प्रतिक्रिया बड़े शहरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करती है।
• सूर्य में संलयन प्रतिक्रिया हमारे ग्रह को जीवित जीवों के जीवित रहने के लिए आवश्यक सभी ऊर्जा प्रदान करती है।
• एक भगोड़ा विखंडन प्रतिक्रिया परमाणु बम की विनाशकारी शक्ति प्रदान करती है।