Ką reikia žinoti apie silpnąją jėgą

Ianas Cumingas / Getty Images

Silpna branduolinė jėga yra viena iš keturios pagrindinės fizikos jėgos per kurią dalelės sąveikauja viena su kita, kartu su stipria jėga, gravitacija ir elektromagnetizmu. Palyginti su abiem elektromagnetizmas ir stipri branduolinė jėga, silpna branduolinė jėga turi daug silpnesnį intensyvumą, todėl ji vadinasi silpna branduolinė jėga. Silpnosios jėgos teoriją pirmą kartą pasiūlė Enrico Fermi 1933 m. ir tuo metu ji buvo žinoma kaip Fermio sąveika. Silpną jėgą tarpininkauja dviejų tipų matuokliai bozonai : Z bozonas ir W bozonas.

Silpnų branduolinių pajėgų pavyzdžiai

Silpna sąveika vaidina pagrindinį vaidmenį radioaktyvusis skilimas , pariteto simetrijos ir CP simetrijos pažeidimas ir kvarkų skonio pasikeitimas (kaip ir beta skilimo atveju). Teorija, apibūdinanti silpną jėgą, vadinama kvantine skonio dinamika (QFD), kuri yra analogiška kvantinei chromodinamikai (QCD) stipriai jėgai ir kvantinei elektrodinamikai (QFD) elektromagnetinei jėgai. Elektros silpnumo teorija (EWT) yra populiaresnis branduolinės jėgos modelis.

Silpna branduolinė jėga taip pat vadinama silpnąja jėga, silpna branduoline sąveika ir silpna sąveika.

Silpnos sąveikos savybės

Silpnoji jėga skiriasi nuo kitų jėgų, nes:

• Tai vienintelė jėga, pažeidžianti pariteto simetriją (P).
• Tai vienintelė jėga, kuri pažeidžia krūvio pariteto simetriją (CP).
• Tai vienintelė sąveika, galinti pakeisti vieną rūšį kvarkas į kitą ar jo skonį.
• Silpną jėgą skleidžia didelės masės (apie 90 GeV/c) turinčios nešiklio dalelės.

Pagrindinis dalelių kvantinis skaičius silpnoje sąveikoje yra fizinė savybė, žinoma kaip silpnas izospinas, kuris yra lygiavertis vaidmeniui, kurį elektrinis sukimas atlieka elektromagnetinėje jėgoje ir spalvos krūvyje stiprioje jėgoje. Tai yra išsaugotas dydis, o tai reiškia, kad bet kokia silpna sąveika sąveikos pabaigoje turės bendrą izospinų sumą, kaip ir sąveikos pradžioje.

Šios dalelės turi silpną +1/2 izospiną:

• elektronas neutrino
• miuono neutrinas
• neutrino skaičius
• iki kvarko
• žavesio kvarkas
• viršutinis kvarkas

Šios dalelės turi silpną -1/2 izospiną:

• elektronas
• miuonas
• taip
• pūkų kvarkas
• keistas kvarkas
• apatinis kvarkas

Z ir W bozonai yra daug masyvesni už kitus matuoklius, kurie tarpininkauja kitoms jėgoms ( fotonas elektromagnetizmui ir gliuonui – stipriai branduolinei jėgai). Dalelės yra tokios masyvios, kad daugeliu atvejų labai greitai suyra.

Silpna jėga buvo sujungta su elektromagnetine jėga kaip viena pagrindinė elektrosilpna jėga, kuri pasireiškia esant didelei energijai (pvz., esančioms dalelių greitintuvuose). Šis suvienijimo darbas buvo apdovanotas 1979 m. Nobelio fizikos premija, o tolesnis darbas, įrodantis, kad elektrosilpnos jėgos matematiniai pagrindai buvo normalizuojami, gavo 1999 m. Nobelio fizikos premiją.

RedaguotaAnne Marie Helmenstine, mokslų daktarė.