Ce trebuie să știți despre forța slabă

Forța nucleară slabă este una dintre cele patru forțe fundamentale ale fizicii prin care particulele interacționează între ele, împreună cu forța puternică, gravitația și electromagnetismul. În comparație atât cu electromagnetismul, cât și cu forța nucleară puternică, forța nucleară slabă are o intensitate mult mai slabă, motiv pentru care poartă numele de forță nucleară slabă. Teoria forței slabe a fost propusă pentru prima dată de Enrico Fermi în 1933 și era cunoscută la acea vreme drept interacțiunea lui Fermi. Forța slabă este mediată de două tipuri de bosoni de ecartament: bosonul Z și bosonul W.

Exemple de forțe nucleare slabe

Interacțiunea slabă joacă un rol esențial în descompunerea radioactivă, încălcarea atât a simetriei parității, cât și a simetriei CP și în schimbarea aromei quark-ului (ca în beta-degradare). Teoria care descrie forța slabă se numește aromă-aromatică cuantică (QFD), care este analogă cu cromodinamica cuantică (QCD) pentru forța puternică și electrodinamica cuantică (QFD) pentru forța electromagnetică. Teoria electro-slabă (EWT) este modelul mai popular al forței nucleare.

Forța nucleară slabă mai este denumită forța slabă, interacțiunea nucleară slabă și interacțiunea slabă.

Proprietățile interacțiunii slabe

Forța slabă este diferită de celelalte forțe, deoarece:

• Este singura forță care încalcă simetria parității (P).
• Este singura forță care încalcă simetria sarcinii-parității (CP).
• Este singura interacțiune care poate schimba un tip de quark în altul sau aroma sa.
• Forța slabă este propagată de particule purtătoare care au mase semnificative (aproximativ 90 GeV / c).

Numărul cheie cuantic pentru particule în interacțiunea slabă este o proprietate fizică cunoscută sub numele de izospină slabă, ceea ce este echivalent cu rolul pe care îl are spinul electric în forța electromagnetică și încărcarea culorii în forța puternică. Aceasta este o cantitate conservată, ceea ce înseamnă că orice interacțiune slabă va avea o sumă totală de izospină la sfârșitul interacțiunii așa cum a fost la începutul interacțiunii.

Următoarele particule au o izospină slabă de +1/2:

• electron neutrino
• neutrin muon
• tau neutrino
• sus quark
• farmec quark
• top quark

Următoarele particule au o izospină slabă de -1/2:

• electron
• muon
• Tau
• jos quark
• straniu quark
• quark de jos

Bosonul Z și bosonul W sunt amândoi mult mai masivi decât ceilalți bosoni de ecartament care mediază celelalte forțe (fotonul pentru electromagnetism și gluonul pentru forța nucleară puternică). Particulele sunt atât de masive încât se descompun foarte repede în majoritatea circumstanțelor.

Forța slabă a fost unificată împreună cu forța electromagnetică ca o singură forță fundamentală electro-slabă, care se manifestă la o energie mare (cum ar fi cele care se găsesc în acceleratoarele de particule). Această lucrare de unificare a primit Premiul Nobel pentru fizică din 1979, iar lucrările ulterioare au demonstrat că fundamentele matematice ale forței electroweak au fost renormalizabile au primit Premiul Nobel pentru fizică din 1999.

Editat de Anne Marie Helmenstine, doctorat.