Čo potrebujete vedieť o slabej sile

Ian Cuming / Getty Images

Slabá jadrová sila je jednou z štyri základné fyzikálne sily prostredníctvom ktorých častice navzájom interagujú spolu so silnou silou, gravitáciou a elektromagnetizmom. V porovnaní s oboma elektromagnetizmu a silná jadrová sila, slabá jadrová sila má oveľa slabšiu intenzitu, preto má názov slabá jadrová sila. Teóriu slabej sily prvýkrát navrhol Enrico Fermi v roku 1933 a v tom čase bola známa ako Fermiho interakcia. Slabú silu sprostredkúvajú dva typy meradiel bozóny : bozón Z a bozón W.

Príklady slabých jadrových síl

Slabá interakcia hrá kľúčovú úlohu rádioaktívny rozpad , porušenie symetrie parity aj symetrie CP a zmena chuti kvarkov (ako pri beta rozpade). Teória, ktorá popisuje slabú silu, sa nazýva kvantová chuťová dynamika (QFD), ktorá je analogická s kvantovou chromodynamikou (QCD) pre silnú silu a kvantovou elektrodynamikou (QFD) pre elektromagnetickú silu. Elektroslabá teória (EWT) je populárnejším modelom jadrovej sily.

Slabá jadrová sila sa tiež označuje ako slabá sila, slabá jadrová interakcia a slabá interakcia.

Vlastnosti slabej interakcie

Slabá sila sa líši od ostatných síl, pretože:

• Je to jediná sila, ktorá porušuje paritnú symetriu (P).
• Je to jediná sila, ktorá porušuje symetriu parity náboja (CP).
• Je to jediná interakcia, ktorá môže zmeniť jeden druh kvark do inej alebo jej chuti.
• Slabá sila sa šíri nosnými časticami, ktoré majú významné hmotnosti (asi 90 GeV/c).

Kľúčovým kvantovým číslom pre častice v slabej interakcii je fyzikálna vlastnosť známa ako slabý izospin, ktorá je ekvivalentná úlohe, ktorú hrá elektrický spin v elektromagnetickej sile a farebný náboj v silnej sile. Toto je zachovaná veličina, čo znamená, že každá slabá interakcia bude mať na konci interakcie celkový súčet izospinov, ako mal na začiatku interakcie.

Nasledujúce častice majú slabý izospin +1/2:

• elektrón neutrína
• miónové neutríno
• neutrínové číslo
• up quark
• šarmový kvark
• top kvark

Nasledujúce častice majú slabý izospin -1/2:

• elektrón
• mión
• Áno
• down kvark
• zvláštny kvark
• spodný kvark

Bozón Z a bozón W sú oveľa masívnejšie ako ostatné kalibračné bozóny, ktoré sprostredkúvajú ostatné sily (tzv. fotón pre elektromagnetizmus a gluón pre silnú jadrovú silu). Častice sú také masívne, že sa vo väčšine prípadov veľmi rýchlo rozpadajú.

Slabá sila bola zjednotená spolu s elektromagnetickou silou ako jedna základná elektroslabá sila, ktorá sa prejavuje pri vysokej energii (ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v urýchľovačoch častíc). Toto zjednocovacie dielo dostalo v roku 1979 Nobelovu cenu za fyziku a ďalšie práce na dokázaní, že matematické základy elektroslabej sily boli renormalizovateľné, dostali v roku 1999 Nobelovu cenu za fyziku.

UpravilAnne Marie Helmenstine, Ph.D.