La Slabá jaderná síla je jedním ze čtyř Základní přírodní síly které řídí veškerou hmotu ve vesmíru, další tři jsou gravitace, elektromagnetismus a silná síla, zatímco ostatní síly drží věci pohromadě, slabá síla hraje větší roli při rozpadu nebo rozpadu věcí. Chcete-li se dozvědět více o silách, můžete si přečíst informace na adrese Grafit a diamant.
Slabá síla nebo slabá interakce je mnohem silnější než gravitace, ale je spolehlivá pouze na velmi krátké vzdálenosti. Působí na subatomární úrovni a hraje zásadní roli při vyživování hvězd a vytváření prvků. Je také zodpovědný za velkou část přirozeného záření přítomného ve vesmíru. Chcete-li se dozvědět o typech sil, navštivte Jak vystrašit draky: Legendy a kuriozity.
Italský fyzik Enrico Fermi v roce 1933 přemýšlel o hypotéze, která měla projevit beta rozpad, což je proces, při kterém se neutron v jádře změní na proton a vyvrhne elektron, v této souvislosti často nazývaný beta částice.
Definoval nový typ síly, takzvanou slabou interakci, která byla zodpovědná za rozpad a jejímž základním procesem bylo přeměnit neutron na proton, elektron a neutrino, které bylo později určeno jako antineutrino, napsal italský historik fyziky Giulio Maltese v částicích člověka. Pro více informací o chování částic můžete konzultovat Mohl by existovat život ve vesmíru?.
Podle Malťanů Fermi zpočátku uvedl, že to implikovalo něco, co se podobá nulové vzdálenosti nebo síle, kterou by dvě částice musely být v kontaktu, aby síla pokračovala, od té doby bylo potvrzeno, že slabá síla je přitažlivá síla, která funguje. v poměrně krátkém rozsahu alespoň 0.1 procenta průměru protonu.
vlastnosti
La Slabá jaderná síla Má řadu vlastností, které zmíníme níže, slabá síla se liší od ostatních sil:
- Je to jediná síla, která porušuje paritní symetrii (P).
- Je to jediná síla, která narušuje symetrii parity náboje (CP).
- Je to jediná interakce, která může změnit jeden typ kvarku na jiný nebo jeho chuť.
- Slabá síla se šíří nosnými částicemi, které mají značné hmotnosti (přibližně 90 GeV/c).
Klíčovým kvantovým číslem pro křehké interagující částice je fyzikální vlastnost známá jako slabý isospin, která je podobná roli, kterou hraje elektrická odstředivka při elektromagnetické síle a barevný náboj při silné síle. Více o isospinu se můžete dozvědět v kontextu nejaktivnější sopky na světě.
Následující částice mají slabý izospin + 1 / 2:
- elektronické neutrino
- mionové neutrino
- tau neutrino
- Vstávej
- kvarkové kouzlo
- top kvark
Následující částice mají slabý izospin – 1 / 2:
- Elektron
- Muon
- tvůj
- kvark dolů
- podivný kvark
- kvarkové pozadí
Bosony Z a W jsou mnohem hmotnější než ostatní metrové bosony, které zprostředkovávají ostatní síly, částice jsou tak hmotné, že se ve většině případů velmi rychle rozpadají.
Slabá síla souvisí s elektromagnetickou silou jako jedinou základní silou elektrodeprese, která se vyskytuje při vysokých energiích, například těch, které se nacházejí uvnitř urychlovačů částic. Chcete-li se dozvědět více o urychlovačích částic, navštivte Sloupy Země.
Tato sjednocující práce byla oceněna v roce 1979 Nobelovou cenou za fyziku a následná práce, která měla ukázat, že matematické základy elektroslabé síly jsou renormalizovatelné, byla v roce 1999 oceněna Nobelovou cenou za fyziku.
Typy interakcí
Existují dva typy slabých interakcí, které se nazývají vrcholy. První typ se nazývá „interakce nabitého proudu“, protože je zprostředkován částicemi nesoucími elektrický náboj a je zodpovědný za fenomén beta rozpadu.
Druhý typ se nazývá „interakce neutrálního proudu“, protože je zprostředkována neutrální částicí, je zodpovědná za vychylování neutrin, dva typy interakce se řídí odlišnými pravidly výběru. Chcete-li lépe porozumět těmto interakcím, můžete si přečíst více na Rozdíly mezi závratěmi a vertigo.
Interakce nabitého proudu
Při interakci nabitého proudu může nabitý lepton (jako je elektron nebo mion, který má náboj -1) absorbovat W+ boson, tj. částici s nábojem +1, a stát se tak odpovídajícím neutrinem s nábojem 0, kde typ neutrina, tj. elektron, mion nebo tau, je stejný jako typ leptonu v interakci. Pro více informací o leptonech navštivte Jin a Jang: Co to znamená?.
Podobně typ down kvarku s nábojem – 1 / 3 lze převést na kvark typu up s nábojem + 2 / 3 ), vydáním W- boson nebo absorbující W+ boson. Přesněji řečeno, down kvark se stává kvantovou superpozicí up kvarků: to znamená, že má možnost stát se jedním ze tří up kvarků s pravděpodobnostmi uvedenými v maticových tabulkách.
Naproti tomu kvark proti proudu může emitovat W+
boson nebo absorbovat W- boson, a stává se tak kvarkem downového typu.
W boson je nestabilní, takže se rychle rozpadne, s velmi krátkou životností, rozpad W bosonu na jiné produkty může nastat, s různou pravděpodobností.
Při takzvaném beta rozpadu neutronu vyjadřuje down kvark uvnitř neutronu implicitní W- boson, a proto se přeměňuje na up kvark, přeměňující neutron na proton.
Díky energii zahrnuté v procesu, tedy rozdílu v hmotnosti mezi kvarkem down a kvarkem up, je W- boson se může stát pouze elektronem a elektronovým antineutrinem.
Interakce neutrálního proudu
Při interakcích neutrálního proudu kvark nebo lepton (například elektron nebo mion) emituje nebo absorbuje neutrální Z boson, jako je W± bosony, boson se také rychle rozpadá. Pro lepší pochopení neutrálních interakcí můžete navštívit Modlitby za pomoc v dobách krize.
Na rozdíl od interakce nabitého proudu, jejíž pravidla výběru jsou přísně omezena chiralitou, elektrickým nábojem nebo slabým izospinem, neutrální proud Z0 interakce může způsobit odchylku dvou fermionů ve standardním modelu: částice a antičástice jakéhokoli elektrického náboje a levou a pravou chiralitu, ačkoli síla interakce se liší.
porušení symetrie
Narušení symetrie je jev, při kterém malé otřesy procházející systémem procházejícím kritickým bodem uzavírají osud systému tím, že určují, které větve jsou odebrány; pro vnějšího pozorovatele, který si neuvědomuje otřesy, bude volba nespravedlivá. Více o konceptu symetrie si můžete přečíst Vlastní doménu.
Tento proces se nazývá narušení symetrie, protože takové přechody obecně přenášejí systém ze symetrického, ale neuspořádaného stavu za jedné nebo více specifických podmínek. Předpokládá se, že poruchy symetrie hrají důležitou roli ve vzorcích.
Při přímém narušení symetrie jsou proudové rovnice systému stacionární, ale systém není stacionární, protože základ systému není invariantní, takové narušení symetrie se parametrizuje pomocí parametru řádu, speciálním případem tohoto typu rozpouštění symetrie je dynamické narušení symetrie. Další informace k tomuto tématu naleznete na adrese Ofenzíva v Ardenách z roku 1944.
Selhání symetrie může zahrnovat kterýkoli z následujících scénářů:
- Porušení přesné symetrie, která je základem fyzikálních zákonů, prostřednictvím náhodného vytvoření nějaké struktury.
- Situace ve fyzice, kdy minimální energetický stav má menší symetrii než samotný systém.
- Situace, ve kterých skutečný stav systému neodráží základní symetrie dynamiky, protože jasně symetrický stav je nestabilní a stability je dosaženo díky lokální asymetrii.
- Situace, kdy rovnice teorie může mít určité symetrie, ale její řešení nikoli, protože symetrie jsou „skryté“.
Jeden z prvních případů porušené symetrie diskutovaný ve fyzikální literatuře se týká tvaru, který má jednotné rotující těleso nestlačitelné tekutiny v gravitační a hydrostatické rovnováze.
Jacobi i Liouville se v roce 1834 shodli, že tříosý elipsoid je rovnovážným řešením tohoto problému, kdy kinetická energie ve srovnání s gravitační energií rotujícího tělesa překračuje určitou kritickou hodnotu.
V tomto bodě větvení je porušena osová symetrie reprezentovaná sféroidy, navíc nad tímto bodem větvení a pro konstantní moment hybnosti jsou řešením minimalizujícím kinetickou energii osově nesymetrické Jacobiho elipsoidy namísto sféroidů Maclaurina.
Například atomová jádra se skládají z protonů a neutronů. Víme také, že všechny subatomární částice nejsou neměnné objekty, ale spíše se mohou vzájemně transformovat, v podstatě v důsledku slabých jaderných interakcí. Pokud jde o jádra, můžete se dozvědět více o skalník, což je fascinující.
Například neutron, který má nulový elektrický náboj, se může rozpadnout na proton a elektron se stejným a opačným nábojem, plus novou částici s nulovým nábojem, antineutrino, a podobně se antineutron může rozpadnout na antiproton, pozitron. a neutrino.
Elektroslabá teorie nebo model
Slabá síla působí pouze na vzdálenosti menší než atomové jádro, zatímco elektromagnetická síla se může šířit na velké vzdálenosti, jak je vidět ve světle Hvězdy které zasahují celé galaxie a mizí pouze s druhou mocninou vzdálenosti.
Kromě toho, srovnání síly základních interakcí mezi dvěma protony například odhaluje, že slabá síla je asi 10 miliónkrát slabší než elektromagnetická síla, ale jedním z hlavních objevů XNUMX. století bylo, že tyto dvě síly jsou odlišnými aspekty jediné, zásadnější elektrické svodové síly. Pro lepší pochopení tohoto sjednocení si můžete přečíst o modlitby ke svatému Antonínovi.
Elektroslabá teorie vznikla primárně z pokusů vytvořit samokonzistentní kalibrační teorii slabé síly, analogicky s kvantovou elektrodynamikou, úspěšnou moderní teorií elektromagnetické síly vyvinutou během 1940. let XNUMX. století.
Existují dva základní požadavky na kalibrační teorii slabé síly, za prvé, musí vykazovat základní matematickou symetrii, nazývanou kalibrační invariance, takže účinky síly jsou stejné v různých bodech prostoru a času. Za druhé, teorie by měla být renormalizovatelná, to znamená, že by neměla obsahovat nefyzikální nekonečné množství.
Každodenní příklady jaderných změn
Nejviditelnějším příkladem slabé jaderné síly je vazba protonů, které jsou odpudivé povahy díky svému kladnému náboji. Ve větším měřítku je tato síla zodpovědná za nesmírnou ničivou sílu jaderných zbraní. Uvolnění energie při výbuchu jaderné zbraně je způsobeno silnými jadernými silami. Pro lepší pochopení jaderné energie navštivte Gideon.
Je důležité poznamenat, že stejným způsobem se používají v jaderných energetických vegetacích k výrobě tepla, a to za účelem vytvoření energie, jako je elektřina, Slabá jaderná síla Dokáže přeměnit neutron na proton a proton na neutron, tyto síly pocházejí z mnoha odporů, jako je radioaktivní rozpad, spalování slunce, radiokarbonové datování atd.
- Štěpná reakce v jaderné elektrárně poskytuje dostatek energie pro napájení velkých měst.
- Fúzní reakce na slunci poskytuje naší planetě veškerou energii, kterou potřebuje k přežití živých organismů.
- Uprchlá štěpná reakce poskytuje ničivou sílu jaderné bomby.
