La Svak atomkraft det er en av fysikkens fire grunnleggende krefter som partikler samhandler med hverandre, sammen med en sterk kraft, gravitasjon og elektromagnetisme, denne svake kjernekraften har en mye svakere intensitet. Lær mer om dette interessante emnet her!
Den svake atomkraften
Den svake kraften er en av de fire Grunnleggende naturkrefter som styrer all materie i universet, de tre andre er gravitasjon, elektromagnetisme og den sterke kraften, mens de andre kreftene holder ting sammen, spiller den svake kraften en større rolle i at ting faller fra hverandre eller faller fra hverandre.
Den svake kraften, eller svak interaksjon, er mye sterkere enn tyngdekraften, men er bare trygg for svært korte avstander, virker på subatomært nivå, og spiller en avgjørende rolle i å pleie stjerner og skape elementer, i tillegg til å være ansvarlig for mye av naturlig stråling i universet.
Den italienske fysikeren Enrico Fermi tenkte på en hypotese i 1933 om å manifestere beta-forfall, som er prosessen der et nøytron i en kjerne blir til et proton og sender ut et elektron, ofte kalt en beta-partikkel i denne sammenhengen.
Han definerte en ny type kraft, den såkalte svake interaksjonen, som var ansvarlig for forfallet og hvis grunnleggende prosess var å transformere et nøytron til et proton, et elektron og et nøytrino, som senere ble bestemt til å være et anti-nøytrino. , skrev Giulio Maltese. , en italiensk fysikkhistoriker, i partikler av mennesket.
I følge maltesisk uttalte Fermi først at dette innebar det som ligner en null avstand eller kraft som de to partiklene må være i kontakt med for at kraften skal fortsette, siden det har blitt bekreftet at den svake kraften er en attraktiv kraft som virker i et ganske kort område på minst 0.1 prosent av diameteren til et proton.
Egenskaper
La Svak atomkraft Den har en rekke egenskaper som vi nevner nedenfor, den svake kraften er forskjellig fra de andre kreftene:
- Det er den eneste kraften som bryter med paritetssymmetri (P).
- Det er den eneste kraften som bryter ladningsparitet (CP) symmetri.
- Det er den eneste interaksjonen som kan endre en type kvark til en annen eller dens smak.
- Den svake kraften forplantes av bærerpartikler som har betydelige masser (ca. 90 GeV/c).
Nøkkelkvantetallet for sprø interagerende partikler er en fysisk egenskap kjent som svak isospin, som er beslektet med rollen som den elektriske sentrifugen spiller i den elektromagnetiske kraften og fargeladningen i den sterke kraften.
Dette er en mengde som lagres, det er av denne grunn at enhver svak interaksjon vil ha en sum av total isospin ved slutten av interaksjonen så vel som ved begynnelsen av interaksjonen.
Følgende partikler har et svakt isospin på + 1 / 2:
- elektronisk nøytrino
- myonnøytrino
- tau nøytrino
- Stå opp
- kvark sjarm
- toppkvark
Følgende partikler har et svakt isospin av - 1 / 2:
- Elektron
- myon
- Tau
- kvark ned
- merkelig kvark
- kvark bakgrunn
Z- og W-bosonene er mye mer massive enn de andre meterbosonene som formidler de andre kreftene, partiklene er så massive at de forfaller veldig raskt i de fleste tilfeller.
Den svake kraften har blitt relatert sammen med den elektromagnetiske kraften som en enkelt grunnleggende kraft av elektrodepresjon, som er deklarert ved høy energi, for eksempel de som finnes inne i partikkelakseleratorer.
Dette samlende verket ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1979, og påfølgende arbeid for å vise at det matematiske grunnlaget for den elektrosvake kraften var renormaliserbart ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1999.
Typer interaksjoner
Det er to typer svak interaksjon som kalles toppunkter, den første typen kalles "ladet strøminteraksjon" fordi den formidles av partikler som bærer en elektrisk ladning, den er ansvarlig for fenomenet beta-forfall.
Den andre typen kalles "nøytral strøminteraksjon" fordi den formidles av en nøytral partikkel, den er ansvarlig for avbøyningen av nøytrinoer, de to typene interaksjon følger forskjellige utvalgsregler.
Ladet gjeldende interaksjon
I en ladet strømtype interaksjon kan et ladet lepton (som et elektron eller et myon, som har en ladning på -1) absorbere et W+ boson, noe som betyr en partikkel med en ladning på +1 og fra den modusen bli en tilsvarende nøytrino med ladning 0 hvor typen nøytrino, dvs. elektron, myon eller tau er den samme som typen lepton i interaksjonen.
På samme måte, en type dunkvark med en ladning på – 1 / 3 kan konverteres til en opp-type kvark, med en ladning på + 2 / 3 ), ved å utstede en W- boson eller absorbere en W+ Boson Mer presist blir kvarken av nedtype en kvantesuperposisjon av kvarker av opp-type: det vil si at den har en sjanse til å bli en av de tre opp-type kvarkene, med sannsynlighetene gitt i matrisetabellene.
I kontrast kan en oppstrøms kvark avgi en W+
boson, eller absorbere en W- boson, og blir dermed en kvark av duntype.
W-bosonet er ustabilt, så det vil forfalle raskt, med en veldig kort levetid kan forfallet av et W-boson til andre produkter skje, med forskjellige sannsynligheter.
I det såkalte beta-forfallet til et nøytron uttrykker en nedkvark inne i nøytronet en implisitt W- boson og forvandles derfor til en opp-kvark, og transformerer nøytronet til et proton.
På grunn av energien som er involvert i prosessen, det vil si forskjellen i masse mellom down-quark og up-quark, W- bosonet kan bare bli et elektron og et elektron antineutrino.
Nøytral strøminteraksjon
I nøytralstrøminteraksjoner sender eller absorberer en kvark eller lepton (for eksempel et elektron eller et myon) et nøytralt Z-boson, slik som W± bosoner, forfaller bosonet også raskt.
I motsetning til den ladede strøminteraksjonen, hvis valgregler er strengt begrenset av chiralitet, elektrisk ladning eller svak isospin, nøytralstrømmen Z0 interaksjonen kan føre til at to fermioner i standardmodellen avviker: partikler og antipartikler av enhver elektrisk ladning, og venstre og høyre chiralitet, selv om styrken på interaksjonen er forskjellig.
symmetribrudd
Symmetribrudd er et fenomen der små omveltninger som fortsetter på et system som går gjennom et kritisk punkt, avslutter systemets skjebne ved å fastslå hvilke grener som tas, for en ekstern assistent, uvitende om omveltningene, vil valget oppstå urettferdig.
Denne prosessen kalles symmetribrudd, fordi slike overganger generelt overfører systemet fra en symmetrisk, men uordnet tilstand under en eller flere spesifikke forhold, antas forstyrrelser i symmetri å spille en viktig rolle i mønstrene.
Med direkte symmetribrudd er systemets nåværende ligninger stasjonære, men systemet skyldes ikke at grunnlaget for at systemet ikke er invariant, slik symmetribryting er parametrisert ved hjelp av ordensparameteren, et spesielt tilfelle av denne typen symmetrioppløsning er bryter dynamisk symmetri.
Symmetrifeil kan dekke et av følgende scenarier:
- Brudd på den eksakte symmetrien som ligger til grunn for fysikkens lover gjennom tilfeldig dannelse av en eller annen struktur.
- En situasjon i fysikk der minimumsenergitilstanden har mindre symmetri enn selve systemet.
- Situasjoner der den virkelige tilstanden til systemet ikke gjenspeiler de grunnleggende symmetriene til dynamikken, siden den klart symmetriske tilstanden er ustabil og stabilitet oppnås på grunn av lokal asymmetri.
- Situasjoner der ligningen til en teori kan ha visse symmetrier, men dens løsninger har det ikke, fordi symmetriene er "gjemt".
Et av de første tilfellene av brutt symmetri som er diskutert i den fysiske litteraturen gjelder formen tatt av et jevnt roterende legeme av en inkompressibel væske i gravitasjons- og hydrostatisk likevekt.
Både Jacobi og Liouville ble enige i 1834 om at en treakset ellipsoide var en likevektsløsning på dette problemet, når den kinetiske energien sammenlignet med gravitasjonsenergien til et roterende legeme oversteg en viss kritisk verdi.
Den aksiale symmetrien representert av sfæroidene er brutt ved dette grenpunktet, dessuten, over dette grenpunktet og for konstant vinkelmomentum, er løsningene som minimerer den kinetiske energien aksialt ikke-symmetriske Jacobi-ellipsoider i stedet for sfæroider av Maclaurin.
Atomkjerner består for eksempel av protoner og nøytroner, og vi vet også at alle subatomære partikler ikke er uforanderlige objekter, men klarer å transformere hverandre, i hovedsak som et resultat av svake kjernefysiske interaksjoner.
For eksempel kan nøytronet, som har null elektrisk ladning, forfalle til et proton og et elektron med like og motsatte ladninger, pluss en ny partikkel med null ladning, en antinøytrino, og på samme måte kan antinøytronet forfalle til et antiproton, et positron og en nøytrino.
Electroweak teori eller modell
Den svake kraften virker kun over avstander som er mindre enn atomkjernen, mens den elektromagnetiske kraften kan strekke seg over store avstander, sett i lys av stjerner som når hele galakser, og falmer bare med kvadratet på avstanden.
Videre avslører for eksempel styrken til de grunnleggende interaksjonene mellom to protoner at den svake kraften er omtrent 10 millioner ganger svakere enn den elektromagnetiske kraften, men en av de viktigste oppdagelsene på XNUMX-tallet har vært at disse to kreftene er forskjellige fasetter av en enkelt, mer grunnleggende elektrisk lekkasjekraft.
Den elektrosvake teorien oppsto først og fremst fra forsøk på å produsere en selvkonsistent måleteori om den svake kraften, i analogi med kvanteelektrodynamikk, den vellykkede moderne teorien om den elektromagnetiske kraften utviklet i løpet av 1940-årene.
Det er to grunnleggende krav til gauge-teorien om den svake kraften, for det første må den vise en underliggende matematisk symmetri, kalt gauge-invarians, slik at effekten av kraften er den samme på forskjellige punkter i rom og tid. For det andre bør teorien være renormaliserbar, det vil si at den ikke skal inneholde ikke-fysiske uendelige mengder.
Daglige eksempler på kjernefysiske endringer
Det mest åpenbare eksemplet på den svake kjernekraften er bindingen av protoner, som er frastøtende i naturen på grunn av deres positive ladning. På en større skala er denne kraften ansvarlig for den enorme ødeleggende kraften til atomvåpen, frigjøring av energi når de detoneres et atomvåpen skyldes sterke atomkrefter.
Det er viktig å merke seg at på samme måte som de brukes i kjernekraftvegetasjoner for å skape varme, dette for å danne energi, som elektrisitet, en Svak atomkraft Den klarer å omdanne et nøytron til et proton og et proton til et nøytron, disse kreftene stammer fra mange motstander, som radioaktivt forfall, solbrenning, radiokarbondatering osv.
- En fisjonsreaksjon i et kjernekraftverk gir nok energi til å drive store byer.
- Fusjonsreaksjonen i solen gir planeten vår all energien den trenger for at levende organismer skal overleve.
- En løpsk fisjonsreaksjon gir den destruktive kraften til en atombombe.