Fundamental Forces: Weak Nuclear Force

La Svag kärnkraft det är en av fysikens fyra grundläggande krafter genom vilka partiklar interagerar med varandra, tillsammans med en stark kraft, gravitation och elektromagnetism, denna svaga kärnkraft har en mycket svagare intensitet. Läs mer om detta intressanta ämne här!

Den svaga kärnkraften

Den svaga kraften är en av de fyra Grundläggande naturkrafter som styr all materia i universum, de andra tre är gravitation, elektromagnetism och den starka kraften, medan de andra krafterna håller ihop saker och ting spelar den svaga kraften en större roll i att saker faller sönder eller faller sönder.

Den svaga kraften, eller svag växelverkan, är mycket starkare än gravitationen, men är bara säker för mycket korta avstånd, verkar på subatomär nivå och spelar en avgörande roll för att vårda stjärnor och skapa element, samt vara ansvarig för mycket av naturlig strålning som finns i universum.

Den italienske fysikern Enrico Fermi tänkte år 1933 på en hypotes om att manifestera beta-sönderfall, vilket är den process genom vilken en neutron i en kärna förvandlas till en proton och stöter ut en elektron, ofta kallad en beta-partikel i detta sammanhang.

Han definierade en ny typ av kraft, den så kallade svaga interaktionen, som var ansvarig för sönderfallet och vars grundläggande process var att omvandla en neutron till en proton, en elektron och en neutrino, som senare fastställdes vara en antineutrino , skrev Giulio Maltese. , en italiensk fysikhistoriker, i partiklar av människan.

Enligt maltesiska uppgav Fermi initialt att detta innebar något som liknar ett nollavstånd eller kraft med vilken de två partiklarna måste vara i kontakt för att kraften ska fortsätta, sedan dess har det bekräftats att den svaga kraften är en attraktionskraft som fungerar inom ett ganska kort intervall på minst 0.1 procent av en protons diameter.

Fastigheter

La Svag kärnkraft Den har en serie egenskaper som vi nämner nedan, den svaga kraften skiljer sig från de andra krafterna:

Typer av interaktioner

Det finns två typer av svag interaktion som kallas hörn, den första typen kallas "laddad ströminteraktion" eftersom den förmedlas av partiklar som bär en elektrisk laddning, den är ansvarig för fenomenet beta-sönderfall.

Den andra typen kallas "neutral ströminteraktion" eftersom den förmedlas av en neutral partikel, den är ansvarig för neutrinos avböjning, de två typerna av interaktion följer olika urvalsregler.

Laddad aktuell interaktion

I en laddad strömtyp av interaktion kan en laddad lepton (som en elektron eller en myon, som har en laddning på -1) absorbera en W+ boson, vilket betyder en partikel med en laddning på +1 och från det läget bli en motsvarande neutrino med laddningen 0 där typen av neutrino, dvs elektron, muon eller tau är densamma som typen av lepton i interaktionen.

På liknande sätt, en typ av dunkvarg med en laddning på – ¹ / ₃  kan omvandlas till en kvark av upptyp, med en laddning på + ² / ₃ ), genom att utfärda ett W^-  boson eller absorbera ett W⁺   Boson Närmare bestämt blir kvarken av nedtyp en kvantöverlagring av kvarkar av upptyp: det vill säga den har en chans att bli en av de tre kvarkar av upptyp, med de sannolikheter som anges i matristabellerna.

Däremot kan en kvark uppströms avge ett W⁺
boson, eller absorbera ett W^- boson, och blir därmed en kvark av duntyp.

W-bosonen är instabil, så den kommer att sönderfalla snabbt, med en mycket kort livslängd kan sönderfallet av en W-boson till andra produkter ske, med olika sannolikheter.

I det så kallade beta-sönderfallet av en neutron uttrycker en nedkvark inuti neutronen ett implicit W^- boson och omvandlas därför till en uppkvark, och omvandlar neutronen till en proton.

På grund av energin involverad i processen, det vill säga skillnaden i massa mellan down-quark och up-quark, W^- bosonen kan bara bli en elektron och en elektron antineutrino.

Neutral ströminteraktion

I neutralströmsinteraktioner avger eller absorberar en kvark eller lepton (till exempel en elektron eller en myon) en neutral Z-boson, såsom W^± bosoner, sönderfaller även bosonen snabbt.

Till skillnad från den laddade ströminteraktionen, vars urvalsregler är strikt begränsade av kiralitet, elektrisk laddning eller svag isospin, är den neutrala strömmen Z⁰ interaktionen kan få två fermioner i standardmodellen att avvika: partiklar och antipartiklar av vilken elektrisk laddning som helst, och vänster och höger kiralitet, även om styrkan på interaktionen skiljer sig åt.

symmetriöverträdelse

Symmetribrott är ett fenomen där små omvälvningar som fortsätter på ett system som passerar genom en kritisk punkt avslutar systemets öde genom att fastställa vilka grenar som tas, för en extern assistent, omedveten om omvälvningarna, kommer valet att uppstå orättvist.

Denna process kallas symmetriöverträdelse, eftersom sådana övergångar i allmänhet överför systemet från ett symmetriskt men oordnat tillstånd under en eller flera specifika förhållanden, störningar i symmetri tros spela en viktig roll i mönstren.

Med direkt symmetribrytning är systemets nuvarande ekvationer stationära, men systemet beror inte på att grunden för systemet inte är invariant, sådan symmetribrytning parametriseras med hjälp av orderparametern, ett specialfall av denna typ av symmetriupplösning är dynamisk symmetribrytning.

Symmetrifel kan täcka något av följande scenarier:

• Brott mot den exakta symmetri som ligger till grund för fysikens lagar genom slumpmässig bildning av någon struktur.
• En situation inom fysiken där minimienergitillståndet har mindre symmetri än själva systemet.
• Situationer där systemets verkliga tillstånd inte återspeglar dynamikens grundläggande symmetri, eftersom det tydligt symmetriska tillståndet är instabilt och stabilitet uppnås på grund av lokal asymmetri.
• Situationer där en teoris ekvation kan ha vissa symmetrier, men dess lösningar inte, eftersom symmetrierna är "dolda".

Ett av de första fallen av bruten symmetri som diskuteras i den fysiska litteraturen gäller formen som en enhetlig roterande kropp tar av en inkompressibel vätska i gravitations- och hydrostatisk jämvikt.

Både Jacobi och Liouville var 1834 överens om att en treaxlig ellipsoid var en jämviktslösning på detta problem, när den kinetiska energin jämfört med gravitationsenergin hos en roterande kropp översteg ett visst kritiskt värde.

Den axiella symmetrin som representeras av sfäroiderna är bruten vid denna grenpunkt, dessutom ovanför denna grenpunkt och för konstant vinkelmomentum är lösningarna som minimerar den kinetiska energin axiellt icke-symmetriska Jacobi-ellipsoider istället för sfäroider av Maclaurin.

Atomkärnor, till exempel, är uppbyggda av protoner och neutroner, och vi vet också att alla subatomära partiklar inte är oföränderliga objekt, utan snarare lyckas omvandla varandra, huvudsakligen som ett resultat av svaga nukleära interaktioner.

Till exempel kan neutronen, som har noll elektrisk laddning, sönderfalla till en proton och en elektron med lika och motsatta laddningar, plus en ny partikel med noll laddning, en antineutrino, och på liknande sätt kan antineutronen sönderfalla till en antiproton, en positron och en neutrino.

Electroweak teori eller modell

Den svaga kraften verkar bara över avstånd som är mindre än atomkärnan, medan den elektromagnetiska kraften kan sträcka sig över stora avstånd, sett i ljuset av stjärnor som når hela galaxer och bleknar bara med kvadraten på avståndet.

Vidare avslöjar en jämförelse av styrkan hos de fundamentala interaktionerna mellan två protoner, till exempel, att den svaga kraften är cirka 10 miljoner gånger svagare än den elektromagnetiska kraften, men en av XNUMX-talets största upptäckter har varit att dessa två krafter är olika aspekter av en enda, mer grundläggande elektrisk läckkraft.

Den elektrosvaga teorin uppstod främst från försök att producera en självkonsistent mätteori om den svaga kraften, i analogi med kvantelektrodynamiken, den framgångsrika moderna teorin om den elektromagnetiska kraften som utvecklades under 1940-talet.

Det finns två grundläggande krav för gauge-teorin för den svaga kraften, för det första måste den uppvisa en underliggande matematisk symmetri, kallad gauge-invarians, så att effekterna av kraften är desamma vid olika punkter i rum och tid. För det andra bör teorin vara renormaliserbar, det vill säga den bör inte innehålla icke-fysiska oändliga storheter.

Vardagliga exempel på kärnkraftsförändringar

Det mest uppenbara exemplet på den svaga kärnkraften är bindningen av protoner, som är avstötande till sin natur på grund av sin positiva laddning.I en större skala är denna kraft ansvarig för kärnvapnens enorma destruktiva kraft, frigörandet av energi när de detoneras ett kärnvapen beror på starka kärnkrafter.

Det är viktigt att notera att på samma sätt som de används i kärnenergivegetationer för att skapa värme, detta för att bilda energi, såsom elektricitet, en Svag kärnkraft Den lyckas omvandla en neutron till en proton och en proton till en neutron, dessa krafter härrör från många motstånd, såsom radioaktivt sönderfall, solbränning, radiokoldatering etc.

• En klyvningsreaktion i ett kärnkraftverk ger tillräckligt med energi för att driva stora städer.
• Fusionsreaktionen i solen förser vår planet med all energi den behöver för att levande organismer ska överleva.
• En skenande fissionsreaktion ger den destruktiva kraften hos en kärnvapenbomb.