den svage kraft er en af de fire grundlæggende kræfter, der styrer alt stof i universet (de andre tre er tyngdekraft, elektromagnetisme og den stærke kraft). Mens de andre kræfter holder tingene sammen, spiller den svage kraft en større rolle i ting, der falder fra hinanden eller forfalder.
den svage kraft eller svage interaktion er stærkere end tyngdekraften, men den er kun effektiv på meget korte afstande. Det virker på det subatomære niveau og spiller en afgørende rolle i kraftoverførsel stjerner og skabe elementer., Det er også ansvarlig for meget af den naturlige stråling, der findes i universet, ifølge Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab).
italiensk fysiker Enrico Fermi udtænkte en teori i 1933 for at forklare beta-henfald, hvilket er den proces, hvormed en neutron i en kerne ændres til en proton og udviser en elektron, ofte kaldet en beta-partikel i denne sammenhæng., “”Han definerede en ny type af kraft, de såkaldte svage vekselvirkning, der var ansvarlig for forfald, og hvis grundlæggende proces var at omdanne en neutron til en proton, en elektron og en neutrino”, som senere blev bestemt til at være en anti-neutrino, skrev Giulio Maltesisk, nederlandsk, italiensk fysik historiker, i “Partikler af Mand,” en artikel offentliggjort i 2013 i tidsskriftet Lettera Matematica.
ifølge Maltesisk troede Fermi oprindeligt, at dette involverede, hvad der udgjorde en nul-afstand eller klæbekraft, hvorved de to partikler faktisk måtte røre for at kraften kunne fungere., Det har siden vist sig, at den svage kraft er faktisk en tiltrækkende kraft, der virker på en meget kort rækkevidde på omkring 0,1 procent af diameteren af en proton, ifølge HyperPhysics, en hjemmeside, der produceres ved Georgia State University.
Standard Model
Den svage kraft er en del af den regerende teori om partikelfysik, Standard Model, som beskriver den grundlæggende struktur af sagen ved hjælp af en “elegant serie af ligninger,” ifølge CERN, den Europæiske Organisation for Nuklear Forskning., Under standardmodellen er elementære partikler — det vil sige dem, der ikke kan opdeles i mindre dele — universets byggesten.
en af disse partikler er kvarken. Forskere har ikke set nogen tegn på, at der er noget mindre end en kvark, men de ser stadig ud. Der er seks typer eller “smag” af kvarker: op, ned, mærkelig, charme, bund og top (i stigende rækkefølge efter masse). I forskellige kombinationer danner de mange forskellige arter af den subatomære partikel particleoo, ifølge Pittsburgh Supercomputing Center., For eksempel består protoner og neutroner, de “store” partikler i et atoms kerne, hver af bundter af tre kvarker. To ups og en ned gøre en proton; en op og to nedture gøre en neutron. Ændring af kvarkens smag kan ændre en proton til en neutron og dermed ændre elementet til en anden.
en anden type elementær partikel er bosonen. Disse er kraftbærerpartikler, der består af bundter af energi. Fotoner er en type boson; gluoner er en anden. Hver af de fire kræfter er resultatet af udvekslingen af kraftbærerpartikler., Den stærke kraft bæres af gluonen, mens den elektromagnetiske kraft bæres af fotonen. Gravitonen er teoretisk den kraftbærende partikel af tyngdekraften, men den er endnu ikke fundet.
and og BOS bosoner
den svage kraft bæres af BOS og BOS bosoner. Disse partikler blev forudsagt af Nobelprisvindere Steven .einberg, Sheldon Salam og Abdus Glasho.i 1960 ‘ erne og opdaget i 1983 på CERN.
W bosoner er elektrisk ladede og betegnes med deres symboler:+ + (positivt ladet) og.− (negativt ladet)., W bosonen ændrer sminke af partikler. Ved at udsende en elektrisk ladet Bos boson ændrer den svage kraft smagen af en kvark, hvilket får en proton til at ændre sig til en neutron eller omvendt. Dette udløser nuklear fusion og får stjerner til at brænde, ifølge CERN. Brændingen skaber tungere elementer, som til sidst kastes ud i rummet i supernovaeksplosioner for at blive byggestenene til planeter sammen med planter, mennesker og alt andet på jorden.
Z bosonen er neutralt ladet og har en svag neutral strøm., Dens interaktion med partikler er svært at opdage. Forsøg at finde ud af, W og Z bosoner ført til en teori, der kombinerer den elektromagnetiske kraft og den svage kraft i en samlet “electroweak” kraft i 1960’erne. Men den teori, der kræves af den kraft-bærende partikler til at være tidskrift, og forskere vidste, at den teoretiske W-partiklen var nødt til at være svær at tage højde for dens korte rækkevidde. Ifølge CERN tegnede teoretikere sig for mass ‘ s masse ved at indføre en usynlig mekanisme kaldet Higgs-mekanismen, som kræver eksistensen af en Higgs boson., I 2012 rapporterede CERN, at forskere, der bruger verdens største atom smasher, observerede en ny partikel “i overensstemmelse med udseendet af en Higgs boson.”
Beta henfald
den proces, hvor en neutron ændres til en proton og vice versa kaldes beta henfald. Ifølge La .rence Berkeley National Laboratory (LBL) forekommer “Beta-henfald, når en af protonerne eller neutronerne i en kerne med for mange protoner eller for mange neutroner omdannes til den anden.”
Beta henfald kan gå på en af to måder, ifølge LBL., I beta minus henfald, undertiden kommenteret som β-henfald, en neutron henfalder til en proton, en elektron og en antineutrino. I beta plusdecay, undertiden kommenteret som β + henfald, en proton henfalder til en neutron, en positron og en neutrino. Et element kan skifte til et andet element, når en af dens neutroner, der spontant omdannes til en proton gennem beta-minus henfald, eller når en af sine protoner, der spontant omdannes til en neutron gennem beta plus-henfald.
elektron capture
protoner kan også blive til neutroner gennem en proces kaldet elektron capture, eller K-capture., Når der er et overskydende antal protoner i forhold til antallet af neutroner i en kerne, vil en elektron, normalt fra den inderste elektronskal, synes at falde ind i kernen. Ifølge Jacquelyn Yanch, professor i nuklear engineering på Massachusetts Institute of Technology, i 2001 papir “Forfald Mekanismer”, “I elektron capture, en orbital elektroner er taget til fange af den overordnede kerne, og de produkter, der er datter kerne og en neutrino.,”Atomnummeret for den resulterende datterkerne reduceres med 1, men det samlede antal protoner og neutroner forbliver det samme.
nuklear fusion
den svage kraft spiller en vigtig rolle i nuklear fusion, reaktionen, der driver solen og termonukleære (brint) bomber. Det første trin i brintfusion er at smadre to protoner sammen med nok energi til at overvinde den gensidige afstødning, de oplever på grund af den elektromagnetiske kraft. Hvis de to partikler kan bringes tæt nok på hinanden, kan den stærke kraft binde dem sammen., Dette skaber en ustabil form af helium (2He), som har en kerne med to protoner, i modsætning til den stabile form af helium (4He), der har to protoner og to neutroner.
det næste trin er, hvor den svage kraft kommer i spil. På grund af overflod af protoner gennemgår et af parret beta-henfald. Derefter danner andre efterfølgende reaktioner, herunder den mellemliggende dannelse og fusion af 3He, til sidst stabil 4He.