0 просмотров

Слабая ядерная сила

Две частицы, готовые столкнуться друг с другом, представляют слабое ядерное взаимодействие.

Из четырех известных фундаментальных сил природы слабое ядерное взаимодействие имеет наименее очевидную цель. Гравитация удерживает звезды вместе и удерживает нас на земле. Электромагнитная сила обеспечивает стабильность атомов и заставляет происходить химию. Сильное ядерное взаимодействие удерживает вместе ядра материи, атомные ядра, и питает горение звезд.

Эффекты слабого взаимодействия были впервые обнаружены на рубеже 20-го века в том месте, где оно наиболее очевидно проявляется: в радиоактивном бета-распаде. В наиболее распространенной форме этого распада, бета-минус-распаде, нейтрон распадается на протон, также выбрасывая отрицательно заряженный электрон для сохранения электрического заряда; бета-распад делает обратное и превращает протоны в нейтроны.

Чтобы понять, что это такое и слабое взаимодействие, нам сначала нужно упомянуть о сильном ядерном взаимодействии. Сильное взаимодействие связывает фундаментальные частицы, известные как кварки, вместе, образуя такие частицы, как протоны и нейтроны атомного ядра. И протоны, и нейтроны состоят из трех кварков двух типов, или «ароматов», вверх и вниз. Протоны имеют конфигурацию вверх-вверх-вниз, а нейтроны вверх-вниз-вниз. Итак, если сильное взаимодействие связывает кварки вместе, становится очевидным, что слабое взаимодействие позволяет им менять вкус: например, переключать нижний кварк на верхний или наоборот при бета-распаде.

Статья в тему:  С какой скоростью летят астероиды при столкновении с землей

Звучит странно, но это далеко не бесполезно: только действие слабого взаимодействия, превращающего протоны в нейтроны внутри такой звезды, как Солнце, позволяет ядерному синтезу вообще начаться в ее ядре. Горение звезд — а значит и существование жизни — зависит от слабого взаимодействия.

Рекламное объявление

Почему он такой слабый? Еще в 1930-х годах, когда физики только разрабатывали квантовую теорию гораздо более мускулистого электромагнитного взаимодействия, они придумали объяснение.Фотон, квантовая частица, передающая электромагнетизм, не имеет массы, поэтому легко создавать фотоны и передавать их на большие расстояния — теоретически бесконечные расстояния. Если бы слабое взаимодействие передавалось подобной частицей, но очень массивной, было бы очень сложно сделать именно так по правилам квантовой теории поля, объясняющей слабость слабого взаимодействия. На самом деле существует три таких «бозонных» частицы, переносящих слабое взаимодействие — W + , W — и Z 0 , существование которых было подтверждено физиками в исследовательском центре CERN недалеко от Женевы, Швейцария, в 1983 году.

Сходство между слабым ядерным взаимодействием и электромагнетизмом дошло до того, что предполагалось, что их можно описать одной «электрослабой» квантовой теорией поля. Но физики, исследующие эту заманчивую перспективу объединения сил, упорно натыкались на камень преткновения: электрослабые теории требовали не только того, чтобы фотон, W + , W — и Z 0 были безмассовыми, но и того, чтобы абсолютно все частицы, взаимодействующие посредством новой силы, были безмассовыми. слишком.

Статья в тему:  Что делает технология ядерной медицины

Выход был найден физиками Абдусом Саламом и Стивеном Вайнбергом в 1967 году. Они предположили, что все частицы действительно родились безмассовыми в результате Большого взрыва, и что существует совершенная симметрия между слабыми и электромагнитными взаимодействиями, а также между четырьмя частицами, которые их несут. . Но эта симметрия была неустойчивой. Когда Вселенная остыла, в ней произошел процесс, называемый спонтанным нарушением симметрии, что-то вроде фазового перехода, когда газ конденсируется в жидкость, в результате чего частицы приобретают различные массы, которые у них есть.

Чтобы реализовать это преобразование, они использовали еще один математический трюк, который был изобретен Питером Хиггсом и другими в 1964 году. Это требовало существования еще одной частицы с полем, которое взаимодействует с разными частицами в разной степени при их прохождении через него, обеспечивая их с разной массой.Именно этот бозон Хиггса, обнаруженный в ЦЕРНе в 2012 году, обеспечил венец электрослабой теории и «стандартную модель» физики элементарных частиц, неотъемлемой частью которой он является.

Следует упомянуть еще об одной особенности слабой силы. Это восходит к бета-распадам. Как с недоумением заметил в 1930 году физик Вольфганг Паули, сумма энергий распада не складывается, если предположить, что нейтрон просто распадается на протон и электрон. Он предположил, что при распаде должна испускаться еще одна частица, не имеющая электрического заряда и незначительная масса. Он оказался прав — эти «нейтрино», одни из самых неуловимых известных нам частиц, взаимодействующие в той или иной степени только посредством слабого взаимодействия, теперь являются неотъемлемой частью канона физики элементарных частиц и, возможно, ключом ко многим тайнам Вселенной. .

Статья в тему:  На каком канале транслируется дата и время мисс Вселенная 2020?

БОЛЬШЕ О СЛАБОЙ ЯДЕРНОЙ СИЛЕ

Бэнкман-Фрид возглавляет парад номинативного детерминизма технологических предпринимателей

Бэнкман-Фрид возглавляет парад номинативного детерминизма технологических предпринимателей

Обратная связь с небольшим удивлением смотрит на резкое падение криптовалютных организаций Сэма Бэнкмана-Фрида, а также исследует гидродинамику грудного молока и преимущества одинокой жизни.

Туманность и галактики в темном пространстве. Элементы этого изображения предоставлены НАСА.; Идентификатор Shutterstock 1140040991; заказ на покупку: -; работа: -; клиент: -; Другой: -

Благо и проклятие подъема аксиона в физике элементарных частиц в США

Поскольку Большой адронный коллайдер ничего не обнаружил в поисках суперсимметрии, физики обратили свое внимание на аксион, говорит Чанда Прескод-Вайнштейн, самопровозглашенный суперфанат этой гипотетической частицы

F6ND3J Художественное изображение черной дыры в межзвездном пространстве, втягивающей газ и пыль, которые начинают нагреваться. Гамма-всплески выходят в

Возможно, мы наконец узнаем, как блазары действуют как ускорители космических частиц.

Сверхмассивные черные дыры, излучающие мощные струи материи на Землю, известные как блазары, ускоряют частицы до необычайно высоких энергий — и астрономы наконец выяснили, как

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector