heikko voima on yksi neljä perustavaa voimia, jotka ohjaavat kaikki aine maailmankaikkeudessa (muut kolme ovat painovoima, sähkömagnetismi ja vahva voima). Kun muut voimat pitää asioita yhdessä, heikko voima on suurempi rooli asioita hajoamassa, tai rappeutunut.
heikko voima tai heikko vuorovaikutus, on vahvempi kuin painovoima, mutta se on ainoa tehokas hyvin lyhyitä matkoja. Se toimii subatomisella tasolla ja sillä on ratkaiseva rooli tähtien voimaannuttamisessa ja elementtien luomisessa., Se on myös vastuussa paljon luonnollinen säteily läsnä maailmankaikkeuden, mukaan Thomas Jefferson National Accelerator Laitos (Jefferson Lab).
italialainen fyysikko Enrico Fermi kehitti teorian vuonna 1933 selittää beta rappeutuminen, joka on prosessi, jonka neutroni ydin muuttuu protonin ja karkottaa elektronin, usein kutsutaan beta-hiukkanen, tässä yhteydessä., ””Hän määritteli uuden tyyppinen voima, niin sanottu heikko vuorovaikutus, joka oli vastuussa rappeutuminen, ja jonka keskeinen prosessi oli muuttamassa neutroni tulee protoni, elektroni ja neutriino”, joka oli myöhemmin päättänyt olla anti-neutriinon, kirjoitti Giulio Maltan, Italian fysiikan historioitsija, vuonna ”Hiukkasia Mies,” artikkeli julkaistiin vuonna 2013 journal Lettera Number.
Mukaan Maltan, Fermi alun perin ajatellut, että tämä mukana, mitä oli nolla-etäisyys tai liima voima, jolla kaksi hiukkaset oikeastaan oli olla koskematta joukkojen työtä., Se on sittemmin osoittanut, että heikko voima on todella houkutteleva voima, joka toimii erittäin lyhyen kantaman, noin 0,1 prosenttia halkaisija protoni, mukaan HyperPhysics, verkkosivuilla valmistettu Georgia State University.
normaali Malli
heikko voima on osa hallitseva teoria hiukkasfysiikan Standardi Malli, joka kuvaa perusrakennetta väliä käyttäen ”tyylikäs sarja yhtälöt,” mukaan CERN, European Organization for Nuclear Research., Standardimallin mukaan alkeishiukkaset — eli ne, joita ei voida jakaa pienempiin osiin — ovat maailmankaikkeuden rakennuspalikoita.
yksi näistä hiukkasista on kvarkki. Tutkijat eivät ole nähneet viitteitä siitä, että kvarkkia pienempää olisi, mutta he etsivät yhä. Kvarkeista on olemassa kuusi tyyppiä eli ”makuja”: ylös, alas, outo, viehätys, pohja ja yläosa (nousevassa järjestyksessä massoittain). Eri yhdistelmiä, ne muodostavat monia erilaisia lajeja hiukkanen eläintarha, mukaan Pittsburgh Supertietokoneiden Center., Esimerkiksi protonit ja neutronit, atomin ytimen ”Isot” hiukkaset, koostuvat kukin kolmen kvarkin nipuista. Kaksi ylös ja alas tehdä protoni; ylös ja kaksi downs tehdä neutroni. Kvarkin maun muuttaminen voi muuttaa protonin neutroniksi, jolloin alkuaine muuttuu erilaiseksi.
toinen alkeishiukkastyyppi on bosoni. Nämä ovat voimankantajahiukkasia, jotka koostuvat energiakimpuista. Fotonit ovat yksi bosonityyppi; gluonit ovat toinen. Jokainen neljästä voimasta syntyy voimankantajahiukkasten vaihdosta., Voimakasta voimaa kantaa gluoni, kun taas sähkömagneettista voimaa kantaa fotoni. Gravitoni on teoriassa painovoimaa kantava hiukkanen, mutta sitä ei ole vielä löydetty.
– W-ja Z-bosoni
heikko voima on kuljettaa W-ja Z-bosoni. Nämä hiukkaset olivat ennusti Nobel-palkinnon Steven Weinberg, Sheldon Salam ja Glashow Abdus 1960-luvulla, ja löydettiin vuonna 1983 CERNISSÄ.
w bosonit ovat sähköisesti varautuneita, ja niiden tunnukset ovat W+ (positiivisesti varautuneet) ja W− (negatiivisesti varautuneet)., W bosoni muuttaa hiukkasten rakennetta. Lähettämällä sähköisesti varautuneita W-bosoni, heikko voima muuttaa maku quark, joka aiheuttaa protoni muuttua neutroni, tai päinvastoin. Tämä laukaisee ydinfuusion ja aiheuttaa CERNin mukaan tähtien palamisen. Polttaminen luo raskaampia elementtejä, jotka ovat lopulta heitetään avaruuteen supernova räjähdykset tulla rakennusaineita planeettoja, yhdessä, kasvit, ihmiset ja kaikki muu Maan päällä.
Z-bosoni on neutraalisti latautunut ja kantaa heikkoa neutraalia virtaa., Sen vuorovaikutusta hiukkasten kanssa on vaikea havaita. Kokeiluja löytää W-ja Z-bosoni johti teoria yhdistää sähkömagneettisen voiman ja heikon voiman yhtenäiseksi ”electroweak” voima 1960-luvulla. Kuitenkin teoria tarvitaan voima-kuljettaa hiukkasia olla massattomia, ja tutkijat tiesivät, että teoreettinen W-bosoni oli raskas huomioon sen, että sen lyhyen kantaman. Mukaan CERN, teoreetikot osuus W: n massa ottamalla käyttöön näkymätön mekanismi puhuttu Higgsin mekanismi, joka vaatii olemassaolon Higgsin bosoni., Vuonna 2012 CERN ilmoitti, että tutkijat käyttävät maailman suurin atom smasher havaittu uusi hiukkanen ”sopusoinnussa ulkonäkö Higgsin bosoni.”
Beta rappeutuminen
prosessi, jossa neutroni muuttuu protonin ja päinvastoin kutsutaan beta rappeutuminen. Mukaan Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL), ”Beta-hajoaminen tapahtuu, kun ydin, jossa on liian monta protonit tai liian monta neutronia, yksi protoneja tai neutroneja on muuttunut toiseen.”
beetahajoaminen voi LBL: n mukaan mennä kahdella tavalla., Beeta-miinus-hajoaminen, joskus selityksin kuin β− hajoaminen, neutroni hajoaa protoni, elektroni ja antineutriino. Beta plusdecay, joskus selityksin kuin β+ hajoaminen, protoni, neutroni hajoaa, positronin ja neutriinon. Yksi elementti voi muuttua toinen elementti, kun yksi sen neutronien spontaanisti muuttuu protonin kautta beeta-miinus-hajoaminen tai kun yksi sen protonit spontaanisti muuttuu neutroni beeta-plus-hajoaminen.
Electron capture
Protonit voivat myös muuttua neutroneja läpi prosessia kutsutaan electron capture, tai K-capture., Kun on liikaa protonien lukumäärä suhteellinen määrä neutronien tuma, elektroni, yleensä sisin electron shell, tuntuvat laskevan osaksi ydin. Mukaan Jacquelyn Yanch, professori nuclear engineering department Massachusetts Institute of Technology, vuonna 2001 kirjan ”Rappeutuminen Mekanismeja,” ”elektroni kaapata, kiertoradan electron vangiksi vanhemman ydin, ja tuotteet ovat tytär ydin ja neutriinoon.,”Atomi numero johtaa tytär ydin on vähennetty 1, mutta protonien ja neutronien pysyy samana.
ydinfuusion
heikko voima on tärkeä rooli ydinfuusio reaktio, että voimat aurinko-ja thermonuclear (vety) pommeja. Ensimmäinen askel vedyn fuusio on murskata kaksi protoneja yhdessä tarpeeksi energiaa voittaa keskinäisen vastenmielisyys he kokevat sähkömagneettinen voima. Jos kaksi hiukkasta saadaan riittävän lähelle toisiaan, vahva voima voi sitoa ne yhteen., Tämä luo epävakaan muoto helium (2hän), joka on tuma, jossa on kaksi protonia, toisin kuin vakaa muoto heliumia (4He), jossa on kaksi protonia ja kaksi neutronia.
seuraava askel on se, missä heikko voima tulee peliin. Protonien liiallisen runsauden vuoksi toinen pareista kokee beetahajoamisen. Sen jälkeen muut myöhemmät reaktiot, mukaan lukien väli muodostumista ja fuusio 3He, lopulta muodostaa vakaa 4He.