Was ist die schwache Wechselwirkung in der Physik?

Die schwache Wechselwirkung – ist eine der vier fundamentalen Kräfte, die alle Materie im Universum zu regieren. Die anderen drei – Gravitation, Elektromagnetismus, und die starke Wechselwirkung. Während andere Kräfte Dinge zusammenhalten, spielt die schwache Kraft eine wichtige Rolle bei ihrer Zerstörung.

Die schwache Wechselwirkung ist stärker Schwerkraft, aber es ist nur wirksam bei sehr kurzen Abständen. Kraft wirkt auf subatomarer Ebene, und spielt eine entscheidende Rolle in der Energie der Sterne zu gewährleisten und Elemente zu schaffen. Er ist auch verantwortlich für einen großen Teil der natürlichen Strahlung im Universum.

Fermi-Theorie

Italienische Physiker Enrico Fermi 1933, entwickelte eine Theorie der Beta-Zerfall zu erklären – den Prozess der Umwandlung eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron Verschiebung, oft bezeichnet in diesem Zusammenhang die Beta-Teilchen. Er definierte eine neue Art von Macht, die so genannte schwache Wechselwirkung, die für den Zusammenbruch des grundlegenden Prozess der Umwandlung eines Neutrons in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino verantwortlich war, die später als Antineutrinos identifiziert wurde.

Fermi zunächst davon ausgegangen, dass ein Abstand von Null und die Kupplung war. Zwei Teilchen hatten angrenzen gearbeitete zu zwingen. Da es klar wurde , dass die schwache Wechselwirkung ist eigentlich eine Anziehungskraft, die sich in einem extrem kurzen Abstand, gleich 0,1% eines Protonendurchmessers zeigt.

elektroschwachen Kraft

Der radioaktive Zerfall der schwachen Kraft ist etwa 100 000 – mal kleiner als die elektromagnetische. Es ist jedoch bekannt, dass es intern elektromagnetisch ist, und diese zwei deutlich unterschiedlichen Phänomene werden geglaubt, um eine Manifestation einer einzigen elektroschwachen Kraft darzustellen. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, dass sie zusammen mit Energien über 100 GeV.

Es wird manchmal gesagt, dass die schwache Wechselwirkung in dem Zerfall von Molekülen manifestiert. Jedoch mezhmolekulrnye Kräfte sind elektrostatischer Natur. Sie wurden von Van-der-Waals entdeckt und seinen Namen tragen.

Das Standardmodell

Die schwache Wechselwirkung in der Physik ist Teil der Standardmodells – Elementarteilchentheorie, die die grundlegende Struktur der Materie beschreibt, einen Satz von Gleichungen unter Verwendung elegant. Nach diesem Modell der Elementarteilchen m. E. , die in kleinere Teile aufgeteilt werden kann, sind die Bausteine des Universums.

Ein solches Teilchen ist Quark. Wissenschaftler bedeuten nicht, die Existenz von etwas kleiner, aber sie suchen noch. Es gibt 6 Arten oder Sorten von Quark. Legen Sie sie in der Reihenfolge zunehmender Masse:

• Ober;
• niedriger;
• Land;
• verzaubert;
• reizend;
• wahr.

In verschiedenen Kombinationen bilden sie eine Vielzahl von Arten von subatomaren Teilchen. Zum Beispiel Protonen und Neutronen – großen Partikel Atomkern – Quark besteht aus je drei. Zwei obere und untere umfasst Proton. Obere und untere zwei bilden ein Neutron. Quark Sortenwechsel Proton ein Neutron verändern kann, um dadurch ein Element zu einem anderen umzuwandeln.

Eine andere Art von Teilchen ist ein Bosonen. Diese Partikel – Vektoren Wechselwirkung, die von Balken besteht Energie. Photonen sind eine Art von Bosonen, Gluonen – der andere. Jede dieser vier Kräfte ist das Ergebnis der Austauschwechselwirkung zwischen den Trägern. Starke Wechselwirkung ist und elektromagnetisches gluon – Photon. Graviton theoretisch ist ein Träger der Schwerkraft, aber es wurde nicht gefunden.

W- und Z-Bosonen

Schwache Wechselwirkung ist W- und Z-Bosonen vermittelt. Diese Teilchen wurden von Nobelpreisträger Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam und in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts vorhergesagt, und fand sie im Jahr 1983 bei der Europäischen Organisation für Kernforschung CERN.

W-Bosonen sind elektrisch geladen und werden durch W ⁺ (positiv geladen) und W bezeichnet ^– (negativ geladen). W-Bosonen verändert die Zusammensetzung der Teilchen. Ausstrahlen von elektrisch geladenen W-Bosonen, Quark schwache Kraft ändert den Grad, einen Proton in ein Neutron drehen oder umgekehrt. Dies ist , was bewirkt , dass die Kernfusion und macht Sterne brennen.

Diese Reaktion erzeugt schwerere Elemente, die schließlich in den Raum durch Supernova-Explosionen ausgeworfen, die Bausteine der Planeten zu werden, Pflanzen, Menschen und alles andere in der Welt.

Nullstrom

Z-Bosonen sind neutral und haben einen schwachen Nullstrom. Seine Wechselwirkung mit den Partikeln ist schwer zu erkennen. Experimentelle sucht die W- und Z-Bosonen in den 1960er Jahren führte die Wissenschaftler zu der Theorie, die elektromagnetische und die schwache Kraft in einem einzigen „elektroschwachen“ kombiniert. Allerdings verlangt die Theorie, dass die Partikel-Träger schwerelos zu sein, aber Wissenschaftler haben bekannt, dass die W-Boson Theorie schwer sein sollte, seine kurze Reichweite zu erklären. Theoretikern Gewicht W getragen wegen unsichtbaren Mechanismus Higgs-Mechanismus genannt, das Higgs für die Existenz bietet.

Im Jahr 2012 kündigte CERN, dass die Wissenschaftler der weltweit größten Beschleuniger – der Large Hadron Collider – beobachteten ein neues Teilchen „die Higgs-Boson angemessen.“

Beta-Zerfall

Schwache Wechselwirkung wird in β-Zerfall manifestiert – ein Verfahren, in dem ein Proton zu einem Neutron umgewandelt wird und umgekehrt. Es tritt auf, wenn ein Kern mit zu vielen Neutronen oder Protonen einer von ihnen in dem anderen umgewandelt.

Beta-Zerfall kann auf eine von zwei Arten erfolgen:

1. Wenn Beta-Minus des Zerfalls, geschrieben manchmal als β ^– Zerfall, spaltete Neutron in ein Proton und ein Elektron – Antineutrino.
2. Schwache Wechselwirkung wird durch den Zerfall von Atomkernen manifestiert, manchmal als β geschrieben ⁺ Zerfall, wenn das Proton in ein Neutron und Positronen – Neutrino aufgeteilt wird.

Eines der Elemente kann in dem anderes drehen, wenn eines seiner Neutronen spontan in ein Proton über den negativen Betazerfall transformiert, oder wenn eines ihrer Protonen spontan transformiert in ein Neutron durch β ⁺ Zerfall.

Doppelbetazerfall auftritt, wenn ein Kern 2 zur gleichen Zeit in ein Proton Neutronen 2 oder umgekehrt transformiert, wodurch die Elektronenpartikel 2 2 Antineutrinos und Beta emittiert. Im hypothetischen neutrinoDoppelBetaZerfall von Neutrinos entstehen.

Elektroneneinfang

Proton kann Elektroneneinfang oder K-Einfang wiederum einen Prozess in ein Neutron durch genannt. Wenn der Kern hat eine überschüssige Anzahl von Protonen in Bezug auf die Anzahl von Neutronen, Elektronen, in der Regel von der Innenseite der Elektronenhülle, wie in den Kern fallen. Elektronenbahnen der Mutterkern, die Produkte erfasst, die die Tochterkern und Neutrino sind. Die Ordnungszahl des Tochterkerns erhalten wird um 1 verringert, aber die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen bleibt gleich.

Kernreaktion

Die schwache Wechselwirkung ist in der Kernfusion beteiligt – die Reaktion, die die Energie der Sonne und thermonukleare (Wasserstoff) Bombe liefert.

Der erste Schritt bei der Verschmelzung von Wasserstoff ist, eine Kollision von zwei Protonen mit genügend Kraft, um die gegenseitige Abstoßung von ihnen aufgrund ihrer elektromagnetischen Wechselwirkung Filz zu überwinden.

Wenn die beiden Teilchen nahe beieinander angeordnet sind, eine starke Wechselwirkung kann sie assoziieren. Dies schafft eine instabile Form von Helium ⁽² He), das einen Kern mit zwei Protonen hat, im Gegensatz zu der stabilen Form (No ^4), das zwei Protonen und zwei Neutronen.

In der nächsten Phase kommt ins Spiel, schwache Wechselwirkung. Durch die Überfülle von Protonen einer von ihnen erfährt Beta-Zerfall. Danach wird er bildet die andere Reaktion, einschließlich Zwischenbildung und Verschmelzung von ³ schließlich einen stabilen ⁴ He.