La Слаба нуклеарна сила то је једна од четири фундаменталне силе физике кроз које честице међусобно делују, заједно са јаком силом, гравитацијом и електромагнетизмом, ова Слаба нуклеарна сила има много слабији интензитет. Сазнајте више о овој занимљивој теми овде!
Слаба нуклеарна сила
Слаба сила је једна од четири Основне силе природе које управљају свом материјом у универзуму, остале три су гравитација, електромагнетизам и јака сила, док друге силе држе ствари заједно, слаба сила игра већу улогу у распадању или распадању ствари.
Слаба сила, или слаба интеракција, много је јача од гравитације, али је безбедна само за веома кратке удаљености, делује на субатомском нивоу и игра кључну улогу у неговању звезда и стварању елемената, као и да је одговорна за већи део природно зрачење присутно у универзуму.
Италијански физичар Енрико Ферми је 1933. размишљао о хипотези да се манифестује бета распад, што је процес којим се неутрон у језгру претвара у протон и избацује електрон, који се у овом контексту често назива бета честица.
Он је дефинисао нову врсту силе, такозвану слабу интеракцију, која је одговорна за распад и чији је основни процес био да трансформише неутрон у протон, електрон и неутрино, за који је касније утврђено да је анти-неутрино. , написао је Ђулио Малтезе, италијански историчар физике, у честицама човека.
Према Малтезеу, Ферми је првобитно изјавио да то подразумева оно што личи на нулту удаљеност или силу којом би две честице морале да буду у контакту да би сила наставила, од тада је потврђено да је слаба сила привлачна сила која делује у прилично кратком опсегу од најмање 0.1 одсто пречника протона.
својства
La Слаба нуклеарна сила Има низ својстава које помињемо у наставку, слаба сила се разликује од осталих сила:
- То је једина сила која нарушава паритетну симетрију (П).
- То је једина сила која нарушава симетрију паритета наелектрисања (ЦП).
- То је једина интеракција која може да промени једну врсту кварка у другу или њен укус.
- Слабу силу пропагирају честице носача које имају значајне масе (приближно 90 ГеВ/ц).
Кључни квантни број за ломљиве честице у интеракцији је физичко својство познато као слаб изоспин, што је слично улози коју игра електрична центрифуга у електромагнетној сили и набоју боје у јакој сили.
Ово је количина која се чува, из тог разлога ће свака слаба интеракција имати збир укупног изоспина на крају интеракције као и на почетку интеракције.
Следеће честице имају слаб изоспин од + 1 / 2:
- електронски неутрино
- мионски неутрино
- тау неутрино
- Устани
- кварк шарм
- врхунски кварк
Следеће честице имају слаб изоспин од – 1 / 2:
- Електрон
- Муон
- Тау
- кварк довн
- чудан кварк
- позадина кварка
З и В бозони су много масивнији од осталих метарских бозона који посредују другим силама, честице су толико масивне да се у већини случајева врло брзо распадају.
Слаба сила је повезана са електромагнетном силом као јединственом фундаменталном силом електродепресије, која је декларисана при високој енергији, на пример, онима који се налазе у акцелераторима честица.
Ово обједињујуће дело је награђено Нобеловом наградом за физику 1979. године, а каснији рад који је показао да се математичке основе електрослабе силе могу ренормализовати добио је Нобелову награду за физику 1999. године.
Врсте интеракција
Постоје две врсте слабе интеракције које се називају врхови, први тип се назива "интеракција наелектрисане струје" јер је посредована честицама које носе електрични набој, одговорна је за феномен бета распада.
Други тип се назива „интеракција неутралне струје“ јер је посредован неутралном честицом, одговоран је за скретање неутрина, две врсте интеракције прате различита правила селекције.
Интеракција напуњене струје
У интеракцији наелектрисане струје, наелектрисани лептон (као што је електрон или мион, који има наелектрисање од -1) може да апсорбује В+ бозон, што значи честицу са наелектрисањем од +1 и из тог режима постане одговарајући неутрина са наелектрисањем 0 где је тип неутрина, односно електрон, мион или тау исти као и тип лептона у интеракцији.
Слично, тип довн кварка са набојем од – 1 / 3 може се претворити у кварк горњег типа, са наелектрисањем од + 2 / 3 ), издавањем В- бозон или апсорбујући В+ Бозон Прецизније, кварк доњег типа постаје квантна суперпозиција кваркова горњег типа: то јест, има шансе да постане један од три кварка горњег типа, са вероватноћама датим у табелама матрикса.
Насупрот томе, узводни кварк може емитовати В+
бозон, или апсорбују В- бозон, и тако постаје кварк доњег типа.
В бозон је нестабилан, тако да ће се брзо распасти, са веома кратким животним веком, распад В бозона на друге производе може се десити, са различитим вероватноћама.
У такозваном бета распаду неутрона, довн кварк унутар неутрона изражава имплицитни В- бозон и стога се трансформише у уп кварк, претварајући неутрон у протон.
Због енергије укључене у процес, односно разлике у маси између доњег и горњег кварка, В- бозон може постати само електрон и електронски антинеутрино.
Интеракција неутралне струје
У интеракцијама неутралне струје, кварк или лептон (на пример, електрон или мион) емитује или апсорбује неутрални З бозон, као што је В± бозона, бозон се такође брзо распада.
За разлику од интеракције наелектрисане струје, чија су правила избора строго ограничена киралношћу, електричним набојем или слабим изоспином, неутрална струја З0 интеракција може проузроковати одступање два фермиона у стандардном моделу: честице и античестице било ког електричног набоја и леву и десну хиралност, иако се јачина интеракције разликује.
кршење симетрије
Нарушавање симетрије је појава у којој мали преокрети који се дешавају на систему који пролази кроз критичну тачку закључују судбину система утврђивањем које су гране заузете, за спољног помоћника, несвестан преокрета, избор ће настати неправедно.
Овај процес се назива кршење симетрије, јер такви прелази генерално преносе систем из симетричног али неуређеног стања под једним или више специфичних услова, сматра се да поремећаји у симетрији играју важну улогу у обрасцима.
Са директним кршењем симетрије, тренутне једначине система су стационарне, али систем није због тога што основа система није инваријантна, такво кршење симетрије се параметризује помоћу параметра реда, посебан случај ове врсте растварања симетрије је нарушавање динамичке симетрије.
Грешка симетрије може покрити било који од следећих сценарија:
- Кршење тачне симетрије у основи закона физике кроз насумично формирање неке структуре.
- Ситуација у физици где минимално енергетско стање има мању симетрију од самог система.
- Ситуације у којима реално стање система не одражава основне симетрије динамике, пошто је јасно симетрично стање нестабилно и стабилност се постиже услед локалне асиметрије.
- Ситуације у којима једначина теорије може имати одређене симетрије, али њена решења немају, јер су симетрије „скривене“.
Један од првих случајева нарушене симетрије о којима се расправља у физичкој литератури односи се на облик који узима једнообразно ротирајуће тело нестишљивог флуида у гравитационој и хидростатичкој равнотежи.
И Јацоби и Лиоувилле су се 1834. сложили да је елипсоид са три осе равнотежно решење за овај проблем, када је кинетичка енергија у поређењу са гравитационом енергијом ротирајућег тела премашила одређену критичну вредност.
Аксијална симетрија представљена сфероидима је нарушена у овој тачки гранања, штавише, изнад ове тачке гранања и за константан угаони момент, решења која минимизирају кинетичку енергију су аксијално несиметрични Јакобијеви елипсоиди уместо Маклоринових сфероида.
Атомска језгра се, на пример, састоје од протона и неутрона, а такође знамо да све субатомске честице нису непроменљиви објекти, већ успевају да трансформишу једна другу, у суштини као резултат слабих нуклеарних интеракција.
На пример, неутрон, који има нулти електрични набој, може да се распадне на протон и електрон једнаког и супротног наелектрисања, плус нову честицу нултог наелектрисања, антинеутрино, и слично, антинеутрон се може распасти у антипротон, позитрон и неутрино.
Теорија или модел електрослабости
Слаба сила делује само на удаљеностима мањим од атомског језгра, док се електромагнетна сила може проширити на велике удаљености, као што се види у светлу Звездице који досежу читаве галаксије, бледећи само са квадратом удаљености.
Штавише, поређење јачине фундаменталних интеракција између два протона, на пример, открива да је слаба сила око 10 милиона пута слабија од електромагнетне силе, али једно од највећих открића XNUMX. века било је да су ове две силе различите аспекте једне, фундаменталније електричне силе цурења.
Теорија електрослабе произашла је првенствено из покушаја да се произведе самоконзистентна теорија мерача слабе силе, у аналогији са квантном електродинамиком, успешна модерна теорија електромагнетне силе развијена је током 1940-их.
Постоје два основна захтева за теорију мерача слабе силе, прво, она мора да покаже основну математичку симетрију, названу инваријантност мерача, тако да су ефекти силе исти у различитим тачкама у простору и времену. Друго, теорија треба да буде ренормализабилна, то јест, не би требало да садржи нефизичке бесконачне количине.
Свакодневни примери нуклеарних промена
Најочигледнији пример слабе нуклеарне силе је везивање протона, који су по својој природи одбојни због свог позитивног наелектрисања.У већим размерама, ова сила је одговорна за огромну разорну моћ нуклеарног оружја, ослобађање енергије при детонацији. нуклеарно оружје је због јаких нуклеарних снага.
Важно је напоменути да се на исти начин користе у нуклеарним енергетским вегетацијама за стварање топлоте, ово за формирање енергије, као што је електрична енергија, Слаба нуклеарна сила Успева да претвори неутрон у протон и протон у неутрон, те силе потичу од многих отпора, као што су радиоактивни распад, сагоревање сунца, радиокарбонско датирање итд.
- Реакција фисије у нуклеарној електрани обезбеђује довољно енергије за напајање великих градова.
- Реакција фузије на сунцу обезбеђује нашој планети сву енергију која јој је потребна за преживљавање живих организама.
- Реакција беже фисије даје разорну снагу нуклеарне бомбе.