Çfarë është bashkëveprimi i dobët në fizikë?

Ndërveprimi i dobët - është një nga katër forcave themelore që qeverisin gjithë materien në univers. Të tjera tre - gravitacioni, elektromagnetizmi, dhe ndërveprimi i fortë. Ndërsa forcat e tjera të mbajtur gjërat së bashku, forca e dobët luan një rol të rëndësishëm në shkatërrimin e tyre.

Ndërveprimi i dobët është i gravitetit të fortë, por ajo është efektive vetëm në distanca shumë të shkurtra. Forca vepron në nivel subatomike, dhe luan një rol vendimtar në sigurimin e energjisë e yjeve dhe krijimin e elementeve. Ajo është gjithashtu përgjegjës për një pjesë të madhe të rrezatimit natyrore në univers.

teoria Fermi

fizikan italian Enrico Fermi në vitin 1933, ka zhvilluar një teori për të shpjeguar beta prishjen - procesin e konvertimit të një neutron në një proton dhe një zhvendosje elektronike, shpesh të përmendur në këtë kontekst, beta grimcë. Ai përcaktuar një lloj të ri të pushtetit, e ashtuquajtura ndërveprim të dobët, i cili ishte përgjegjës për rrëzimin, procesi themelore e transformimit të një neutron në një proton, një elektron dhe një neutrino, e cila më vonë është identifikuar si antineutrinos.

Fermi fillimisht supozohet se ka pasur një distancë prej zero dhe tufë. Dy grimcat kishte prek për të detyruar punuar. Që nga ajo u bë e qartë se bashkëveprimi i dobët në fakt është një forcë tërheqëse, e cila manifestohet në një distancë shumë të shkurtër, e barabartë me 0.1% të një diametër proton.

forca electroweak

Kalbjes radioaktive i forcës së dobët është rreth 100 000 herë më e vogël se elektromagnetik. Megjithatë, ajo është e njohur tani që ajo është brenda elektromagnetike, dhe këto dy fenomene të dukshëm të ndryshme besohet për të përfaqësuar një manifestim i një force të vetme electroweak. Kjo është konfirmuar nga fakti se ata vijnë së bashku në energjitë e më shumë se 100 GeV.

Ai është nganjëherë thënë se bashkëveprimi i dobët është manifestuar në prishjen e molekulave. Megjithatë forcat mezhmolekulrnye janë elektrostatike në natyrë. Ata u zbuluan nga Van der Waal-it dhe mbajnë emrin e tij.

Modeli standarde

Ndërveprimi i dobët në fizikë është pjesë standarde e modelit - teori elementare grimcave, i cili përshkruan strukturën themelore të materies, duke përdorur një sërë ekuacionesh elegante. Sipas këtij modeli grimcat elementare m. E. Kjo nuk mund të ndahet në pjesë më të vogla, janë blloqe ndërtimi të universit.

Një grimcë tillë Quark. Shkencëtarët nuk nënkuptojnë ekzistencën e diçkaje më të vogël, por ata janë ende në kërkim. Ka 6 lloje apo lloje të kuarkeve. Vendin e tyre në mënyrë të rritjes së masës:

• sipërme;
• më i ulët;
• vendi;
• magjepsur;
• lovely;
• e vërtetë.

Në kombinime të ndryshme, ato formojnë një shumëllojshmëri të gjerë të llojeve të grimcave subatomike. Për shembull, protoneve dhe neutroneve - grimcave të mëdha bërthamë atomik - Quark përbëhet nga tre secili. Dy sipërme dhe të poshtme përbëjnë proton. Sipërme dhe të poshtme të dy formojnë një neutron. Quark ndryshim klasën mund të ndryshojë proton në një neutron, duke transformuar një element në një tjetër.

Një tjetër lloj i grimce është një Boson. Këto grimca - vektorët bashkëveprim, i cili përbëhet nga trarëve të energjisë. Fotonet janë një lloj i Higgs, gluons - tjetrin. Secila prej këtyre katër forcave është rezultat i bashkëveprimit të këmbimit midis transportuesve. ndërveprimi i fortë është gluon dhe elektromagnetike - foton. Graviton teorikisht është një bartës i forcës së gravitetit, por kjo nuk u gjet.

W- dhe Z-bosons

bashkëveprim të dobët është ndërmjetësuar W- dhe Z-bosons. Këto grimca janë parashikuar nga laureatëve Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam dhe në vitet '60 të shekullit të kaluar, dhe i gjeti në vitin 1983 në Organizatën Evropiane për Nukleare CERN Research.

W-bosons ngarkohen elektrikisht dhe janë shënohet me W ⁺ (ngarkuar pozitivisht) dhe W ^- (ngarkuar negativisht). W-boson ndryshon përbërjen e grimcave. Emitting ngarkuar me energji elektrike W-boson, Quark forca e dobët ndryshon klasën, duke e kthyer një proton në neutron një ose anasjelltas. Kjo është ajo që shkakton fuzionit bërthamor dhe e bën yjet djegur.

Ky reagim krijon elemente të rënda që përfundimisht nxirret në hapësirë nga shpërthimet supernova, për të bërë blloqet ndërtuese të planeteve, bimët, njerëzit dhe çdo gjë tjetër në botë.

aktuale neutral

Z-boson është neutrale dhe ka një rrymë të dobët neutral. ndërveprimi i tij me grimcat është e vështirë për të zbuluar. kërkimet eksperimentale për W- dhe Z-bosons në 1960 çoi shkencëtarët në teorinë, duke kombinuar elektromagnetike dhe forcën e dobët në një të vetme "electroweak". Megjithatë, teoria kërkoi që grimcat-transportuesit të jetë i papeshë, por shkencëtarët kanë njohur se teoria W-Boson duhet të jetë e rëndë për të shpjeguar gamën e saj të shkurtër. Teoricienët peshë W kryer në llogari mekanizëm të padukshëm quhet mekanizëm Higgs që ofron për ekzistencën Higgs.

Në vitin 2012, CERN njoftoi se shkencëtarët duke përdorur përshpejtues i madh në botë - Large Hadron Collider - vërejti një grimcë të re, "Higgs boson e përshtatshme."

prishja Beta

Lidhja e dobët shfaqet në ß-prishje - një proces në të cilin një proton është konvertuar në një neutron dhe anasjelltas. Kjo ndodh kur një bërthamë me shumë neutrone ose protoneve një prej tyre konvertuar në tjetrin.

prishja beta mund të bëhet në një nga dy mënyra:

1. Kur prishja beta-minus, shkruar ndonjëherë si ß ^- prishja, neutron ndarë në një proton dhe një antineutrino elektronike.
2. Ndërveprimi i dobët është manifestuar nga prishja e bërthamave atomike, shkruar ndonjëherë si ß ⁺ prishja, kur proton është e ndarë në një neutron dhe pozitron neutrino.

Një nga elementet mund të kthehet në tjetrin, kur njëri prej neutron saj transformohet në mënyrë spontane në një proton nëpërmjet kalbjes negativ beta, ose kur njëri prej protoneve saj transformuar në mënyrë spontane në një neutron përmes ß ⁺ kalbjes.

prishja dyshe beta ndodh kur një bërthamë 2 në të njëjtën kohë shndërruar në një proton neutron 2, ose anasjelltas, ku emetuar elektron antineutrinos 2 2 dhe beta grimcat. Në hipotetik Neutrinoless prishjen dyfishtë beta të neutrinot janë formuar.

Electron capture

Proton mund të kthehet në një neutron nëpërmjet një procesi të quajtur kapjen elektron ose K-capture. Kur kernel ka një numër të tepërt të protoneve në raport me numrin e neutroneve, elektroneve, zakonisht nga brenda e shell elektronike si bie në bërthamë. orbitalet elektron kapur bërthamën nënë, produkte të cilat janë e bija bërthama dhe neutrino. Numri atomik i bijës bërthamës marrë është decremented nga 1, por numri i përgjithshëm i protoneve dhe neutroneve mbetet e njëjtë.

reaksioni termobërthamor

Bashkëveprimi i dobët është e përfshirë në fuzionit nuklear - reaksionin cili furnizon energjinë e dielli dhe termobërthamor (hidrogjeni) bombardojnë.

Hapi i parë në bashkimin e hidrogjenit është një përplasje të dy protonet me fuqi të mjaftueshme për të kapërcyer neveri ndërsjellë ndjerë nga ana e tyre për shkak të ndërveprimit të tyre elektromagnetik.

Në qoftë se të dy grimcat janë rregulluar të afërt me njëri-tjetrin, një ndërveprim të fortë mund të shoqërojnë ato. Kjo krijon një formë të paqëndrueshme të heliumit ^{(He 2),} e cila ka një bërthamë me dy protonet, ndryshe nga formë të qëndrueshme (No ^4), e cila ka dy protone dhe dy neutrone.

Në fazën e ardhshme vjen në lojë ndërveprim të dobët. Për shkak të sipërbollëk e protoneve njëri prej tyre pëson prishjen beta. Pas kësaj, reaksioni tjera, duke përfshirë formimin e ndërmjetëm dhe fuzionit e ³ Ai përfundimisht formojnë një qëndrueshme ⁴ He.