Kekuatan Fundamental: Kekuatan Nuklir Lemah

La Kekuatan Nuklir Lemah ini adalah salah satu dari empat gaya fundamental fisika yang melaluinya partikel berinteraksi satu sama lain, bersama dengan gaya kuat, gravitasi, dan elektromagnetisme, Gaya Nuklir Lemah ini memiliki intensitas yang jauh lebih lemah. Pelajari lebih lanjut tentang topik menarik ini di sini!

Kekuatan Nuklir Lemah

Kekuatan lemah adalah salah satu dari empat Kekuatan Dasar Alam yang mengatur semua materi di alam semesta, tiga lainnya adalah gravitasi, elektromagnetisme, dan gaya kuat, sedangkan gaya-gaya lain menyatukan benda-benda, gaya lemah memainkan peran lebih besar dalam hal-hal yang berantakan atau berantakan .

Gaya lemah, atau interaksi lemah, jauh lebih kuat daripada gravitasi, tetapi hanya aman untuk jarak yang sangat pendek, bekerja pada tingkat subatomik, dan memainkan peran penting dalam memelihara bintang dan menciptakan elemen, serta bertanggung jawab atas sebagian besar radiasi alam yang ada di alam semesta.

Fisikawan Italia Enrico Fermi memikirkan hipotesis pada tahun 1933 untuk mewujudkan peluruhan beta, yang merupakan proses di mana neutron dalam inti berubah menjadi proton dan mengeluarkan elektron, sering disebut partikel beta dalam konteks ini .

Dia mendefinisikan jenis gaya baru, yang disebut interaksi lemah, yang bertanggung jawab atas peluruhan dan yang proses dasarnya adalah mengubah neutron menjadi proton, elektron, dan neutrino, yang kemudian ditentukan sebagai anti-neutrino. , tulis Giulio Maltese. , seorang sejarawan fisika Italia, dalam partikel manusia.

Menurut Maltese, Fermi awalnya menyatakan bahwa ini menyiratkan apa yang menyerupai jarak atau gaya nol di mana dua partikel harus bersentuhan agar gaya itu berlanjut, sejak itu telah dipastikan bahwa gaya lemah adalah gaya tarik menarik yang bekerja. dalam jarak yang cukup pendek setidaknya 0.1 persen dari diameter proton.

Properti

La Kekuatan Nuklir Lemah Ini memiliki serangkaian sifat yang kami sebutkan di bawah ini, gaya lemah berbeda dari gaya lainnya:

Jenis Interaksi

Ada dua jenis interaksi lemah yang disebut simpul, jenis pertama disebut "interaksi arus bermuatan" karena dimediasi oleh partikel yang membawa muatan listrik, bertanggung jawab atas fenomena peluruhan beta.

Jenis kedua disebut "interaksi arus netral" karena dimediasi oleh partikel netral, bertanggung jawab atas defleksi neutrino, kedua jenis interaksi mengikuti aturan seleksi yang berbeda.

Interaksi Arus yang Dibebankan

Dalam jenis interaksi arus bermuatan, lepton bermuatan (seperti elektron atau muon, yang memiliki muatan -1) dapat menyerap boson W+, yang berarti partikel dengan muatan +1 dan dari mode tersebut menjadi neutrino dengan muatan 0 dimana jenis neutrino yaitu elektron, muon atau tau sama dengan jenis lepton dalam interaksinya.

Demikian pula, jenis down quark dengan muatan – ¹ / ₃  dapat diubah menjadi quark tipe-up, dengan muatan + ² / ₃ ), dengan mengeluarkan W^-  boson atau menyerap W⁺   Boson Lebih tepatnya, quark tipe bawah menjadi superposisi kuantum dari quark tipe atas: yaitu, ia memiliki peluang untuk menjadi salah satu dari tiga quark tipe atas, dengan probabilitas yang diberikan dalam tabel matriks.

Sebaliknya, quark upstream dapat memancarkan W⁺
boson, atau menyerap W^- boson, dan dengan demikian menjadi quark tipe-down.

Boson W tidak stabil, sehingga akan cepat meluruh, dengan masa pakai yang sangat singkat, peluruhan boson W ke produk lain dapat terjadi, dengan probabilitas yang berbeda.

Dalam apa yang disebut peluruhan beta neutron, quark bawah di dalam neutron mengekspresikan W . implisit^- boson dan karena itu berubah menjadi quark up, mengubah neutron menjadi proton.

Karena energi yang terlibat dalam proses, yaitu perbedaan massa antara quark bawah dan quark atas, quark W^- boson hanya bisa menjadi elektron dan antineutrino elektron.

Interaksi Arus Netral

Dalam interaksi arus netral, quark atau lepton (misalnya, elektron atau muon) memancarkan atau menyerap boson Z netral, seperti W^± boson, boson juga meluruh dengan cepat.

Berbeda dengan interaksi arus bermuatan, yang aturan pemilihannya sangat dibatasi oleh kiral, muatan listrik, atau isospin lemah, arus netral Z⁰ interaksi dapat menyebabkan dua fermion dalam model standar menyimpang: partikel dan antipartikel dari muatan listrik apa pun, dan kiralitas kiri dan kanan, meskipun kekuatan interaksinya berbeda.

pelanggaran simetri

Pelanggaran simetri adalah fenomena di mana pergolakan kecil yang terjadi pada sistem yang melewati titik kritis menyimpulkan nasib sistem dengan menetapkan cabang mana yang diambil, untuk asisten eksternal, tidak menyadari pergolakan, pilihan akan muncul secara tidak adil.

Proses ini disebut pelanggaran simetri, karena transisi seperti itu umumnya mentransfer sistem dari keadaan simetris tetapi tidak teratur di bawah satu atau lebih kondisi tertentu, gangguan dalam simetri dianggap memainkan peran penting dalam pola.

Dengan pemutusan simetri langsung, persamaan sistem saat ini adalah stasioner, tetapi sistem bukan karena basis sistem tidak menjadi invarian, pemutusan simetri tersebut diparameterisasi menggunakan parameter orde, kasus khusus dari jenis pembubaran simetri ini adalah pemutusan simetri dinamis.

Kegagalan simetri dapat mencakup salah satu skenario berikut:

• Pelanggaran simetri yang tepat yang mendasari hukum fisika melalui pembentukan acak dari beberapa struktur.
• Situasi dalam fisika di mana keadaan energi minimum memiliki simetri yang lebih kecil daripada sistem itu sendiri.
• Situasi di mana keadaan sistem yang sebenarnya tidak mencerminkan simetri dasar dinamika, karena keadaan simetris yang jelas tidak stabil dan stabilitas dicapai karena asimetri lokal.
• Situasi di mana persamaan teori dapat memiliki simetri tertentu, tetapi solusinya tidak, karena simetri "tersembunyi".

Salah satu kasus pertama dari simetri yang rusak yang dibahas dalam literatur fisik menyangkut bentuk yang diambil oleh benda yang berputar seragam dari fluida yang tidak dapat dimampatkan dalam kesetimbangan gravitasi dan hidrostatik.

Baik Jacobi dan Liouville sepakat pada tahun 1834 bahwa elipsoid tiga sumbu adalah solusi kesetimbangan untuk masalah ini, ketika energi kinetik dibandingkan dengan energi gravitasi dari benda yang berputar melebihi nilai kritis tertentu.

Simetri aksial yang diwakili oleh sferoid rusak pada titik cabang ini, terlebih lagi, di atas titik cabang ini dan untuk momentum sudut konstan, solusi yang meminimalkan energi kinetik adalah ellipsoid Jacobi non-simetris aksial, bukan sferoid Maclaurin.

Inti atom, misalnya, terdiri dari proton dan neutron, dan kita juga tahu bahwa semua partikel subatom bukanlah objek yang tidak dapat diubah, melainkan berhasil mengubah satu sama lain, pada dasarnya sebagai akibat dari interaksi nuklir yang lemah.

Misalnya, neutron, yang tidak memiliki muatan listrik, dapat meluruh menjadi proton dan elektron dengan muatan yang sama dan berlawanan, ditambah partikel baru yang bermuatan nol, antineutrino, dan dengan cara yang sama, antineutron dapat meluruh menjadi antiproton, positron. dan neutrino.

Teori atau Model Elektrolemah

Gaya lemah hanya bekerja pada jarak yang lebih kecil dari inti atom, sedangkan gaya elektromagnetik dapat meluas pada jarak yang jauh, seperti yang terlihat dalam cahaya Bintang yang menjangkau seluruh galaksi, memudar hanya dengan kuadrat jarak.

Selanjutnya, perbandingan kekuatan interaksi fundamental antara dua proton, misalnya, mengungkapkan bahwa gaya lemah sekitar 10 juta kali lebih lemah daripada gaya elektromagnetik, namun salah satu penemuan besar abad ke-XNUMX adalah bahwa kedua gaya ini saling berhubungan. aspek yang berbeda dari gaya kebocoran listrik tunggal yang lebih mendasar.

Teori elektrolemah muncul terutama dari upaya untuk menghasilkan teori pengukur gaya lemah yang konsisten, dalam analogi dengan elektrodinamika kuantum, teori gaya elektromagnetik modern yang berhasil dikembangkan selama tahun 1940-an.

Ada dua persyaratan dasar untuk teori pengukur gaya lemah, pertama, ia harus menunjukkan simetri matematis yang mendasarinya, yang disebut invarian pengukur, sehingga efek gaya adalah sama pada titik yang berbeda dalam ruang dan waktu. Kedua, teori harus dapat direnormalisasi, yaitu, tidak boleh mengandung jumlah tak terbatas nonfisik.

Contoh Perubahan Nuklir Sehari-hari

Contoh yang paling jelas dari Gaya Nuklir Lemah adalah pengikatan proton, yang bersifat tolak-menolak karena muatan positifnya.Pada skala yang lebih besar, gaya ini bertanggung jawab atas daya destruktif yang sangat besar dari senjata nuklir, pelepasan energi ketika diledakkan senjata nuklir adalah karena kekuatan nuklir yang kuat.

Penting untuk dicatat bahwa dengan cara yang sama mereka digunakan dalam vegetasi energi nuklir untuk menciptakan panas, ini untuk membentuk energi, seperti listrik, Kekuatan Nuklir Lemah Ia berhasil mengubah neutron menjadi proton dan proton menjadi neutron, gaya-gaya ini berasal dari banyak hambatan, seperti peluruhan radioaktif, pembakaran matahari, penanggalan radiokarbon, dll.

• Reaksi fisi di pembangkit listrik tenaga nuklir menyediakan energi yang cukup untuk menggerakkan kota-kota besar.
• Reaksi fusi di matahari memberi planet kita semua energi yang dibutuhkan organisme hidup untuk bertahan hidup.
• Reaksi fisi tak terkendali memberikan kekuatan destruktif dari bom nuklir.