a gyenge erő egyike annak a négy alapvető erőnek, amelyek az univerzum összes anyagát szabályozzák (a másik három a gravitáció, az elektromágnesesség és az erős erő). Míg a többi erő együtt tartja a dolgokat, a gyenge erő nagyobb szerepet játszik a szétesésben vagy a pusztulásban.
a gyenge erő vagy gyenge kölcsönhatás erősebb, mint a gravitáció, de csak nagyon rövid távolságokon hatásos. Szubatomi szinten működik, döntő szerepet játszik a csillagok táplálásában és az elemek létrehozásában., A Thomas Jefferson Nemzeti gyorsító létesítmény (Jefferson Lab) szerint az univerzumban jelen lévő természetes sugárzás nagy részéért is felelős.
olasz fizikus, Enrico Fermi kidolgozott egy elméletet, 1933-ban megmagyarázni béta-bomlás, amely a folyamat, amelynek során a neutron egy atommag változások a proton, majd ad egy elektron, gyakran úgynevezett béta-részecske ebben az összefüggésben., “”Ő határozza meg, egy új típusú erő, az úgynevezett gyenge kölcsönhatás, ez volt a felelős a bomlás, illetve amelynek alapvető folyamat átalakítása egy neutron a proton, elektron, valamint egy neutrínó”, amit később kiderült, hogy egy anti-neutrínó, írta Giulio Máltai, egy olasz fizika történész, a “Részecskék Ember”, egy cikket publikált 2013-ban a journal Lettera Matematica.
Máltai szerint Fermi eredetileg úgy gondolta, hogy ez magában foglalja azt a nulla távolságú vagy ragasztóerőt, amellyel a két részecskének ténylegesen meg kell érintenie az erő működését., Azóta kimutatták, hogy a gyenge erő valójában vonzó erő, amely a proton átmérőjének rendkívül rövid tartományában működik, a HyperPhysics, a Georgia State University által készített weboldal szerint.
a Standard modell
a gyenge erő a részecskefizika uralkodó elméletének része, a Standard modell, amely az anyag alapvető szerkezetét az “elegáns egyenletsor” segítségével írja le, a CERN, A nukleáris kutatás Európai Szervezete szerint., A Standard modell szerint az elemi részecskék — vagyis azok, amelyeket nem lehet kisebb részekre felosztani — az univerzum építőkövei.
ezen részecskék egyike a kvark. A tudósok nem láttak semmi utalást arra, hogy van valami kisebb, mint egy kvark, de még mindig keresik. A kvarkoknak hat típusa van, vagy “ízei”: fel, le, furcsa, báj, alsó és felső (növekvő sorrendben tömeg szerint). Különböző kombinációkban a Pittsburgh szuperszámítógép-Központ szerint a szubatomi részecske-Állatkert számos változatos faját alkotják., Például protonok és neutronok, az atom magjának “nagy” részecskéi, amelyek mindegyike három kvarkból álló kötegekből áll. Két felfelé és egy lefelé egy proton; egy felfelé és két lefelé egy neutron. A kvark ízének megváltoztatása megváltoztathatja a protont neutronná, így az elemet egy másikvá változtathatja.
az elemi részecske másik típusa a bozon. Ezek erőhordozó részecskék, amelyek energiacsomagokból állnak. A fotonok egyfajta bozon; a gluonok egy másik. A négy erő mindegyike az erőhordozó részecskék cseréjéből származik., Az erős erőt a gluon hordozza, míg az elektromágneses erőt a foton hordozza. A graviton elméletileg a gravitációs erőhordozó részecske, de még nem találták meg.
W és Z bozonok
a gyenge erőt a W és Z bozonok hordozzák. Ezeket a részecskéket Steven Weinberg, Sheldon Salam és Abdus Glashow Nobel-díjas tudósok jósolták az 1960-as években, és 1983-ban fedezték fel a CERN-ben.
A W bozonok elektromosan töltöttek és szimbólumaik szerint vannak jelölve: W+ (pozitív töltésű) és W− (negatív töltésű)., A W bozon megváltoztatja a részecskék összetételét. Elektromosan töltött w bozon kibocsátásával a gyenge erő megváltoztatja a kvark ízét, ami a proton neutronná változik, vagy fordítva. Ez indítja el a magfúziót, és a csillagok égését okozza a CERN szerint. Az égés nehezebb elemeket hoz létre, amelyeket végül szupernóva-robbanásokban dobnak az űrbe, hogy a bolygók építőkövei legyenek, növények, emberek és minden más a Földön.
A Z bozon semleges töltésű, gyenge semleges áramot hordoz., A részecskékkel való kölcsönhatását nehéz felismerni. Kísérletek, hogy megtalálják W és Z bozonok vezetett elmélet ötvözi az elektromágneses erő és a gyenge erő egy egységes “elektroweak” erő az 1960-as években. azonban az elmélet szükséges az erő-hordozó részecskék tömegtelen, és a tudósok tudták, hogy az elméleti W boson kellett nehéz figyelembe venni a rövid hatótávolság. A CERN szerint a teoretikusok a W tömegét a Higgs-mechanizmusnak nevezett láthatatlan mechanizmus bevezetésével számolták el, amely egy Higgs-bozon létezésére szólít fel., 2012-ben a CERN arról számolt be, hogy a világ legnagyobb atom-zúzóját használó tudósok egy új részecskét figyeltek meg “a Higgs-bozon megjelenésével összhangban.”
béta-bomlás
az a folyamat, amelyben egy neutron protonná változik, és fordítva, béta-bomlásnak nevezzük. A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium (LBL) szerint “a béta-bomlás akkor fordul elő, amikor egy túl sok protonnal vagy túl sok neutronnal rendelkező magban az egyik proton vagy neutron átalakul a másikba.”
A béta-bomlás az LBL szerint kétféleképpen megy végbe., A béta-mínusz bomlásban, melyet néha β− bomlásnak neveznek, egy neutron egy protonba, egy elektronba és egy antineutrinóba bomlik. A béta-plusdecayben, amelyet néha β+ bomlásnak neveznek, egy proton neutronra, pozitronra és neutrinóra bomlik. Egy elem tud változni egy másik elem, amikor a neutronok spontán változások a proton keresztül béta-mínusz bomlás, vagy ha a protonok spontán változások a neutron béta plusz bomlás.
Electron capture
a protonok neutronokká is válhatnak az elektron capture vagy K-capture nevű folyamat révén., Ha a magban lévő neutronok számához képest túl sok proton van, úgy tűnik, hogy egy elektron, általában a legbelső elektronhéjból, a magba esik. Szerint Jacquelyn Yanch, egy professzor, a nukleáris energetika tanszék a Massachusetts Institute of Technology, egy 2001-es papír “Bomlás Mechanizmusok,” “A electron capture, egy keringő elektron elfoglalták a szülő atommag, a termékek vagy a lányom, magja pedig egy neutrínó.,”A kapott leánymag atomszáma 1-gyel csökken, de a protonok és neutronok teljes száma változatlan marad.
magfúzió
a gyenge erő fontos szerepet játszik a nukleáris fúzióban, a reakcióban, amely a napot és a termonukleáris (hidrogén) bombákat hatja. A hidrogénfúzió első lépése két proton összetörése, elegendő energiával együtt, hogy legyőzzük az elektromágneses erő miatt tapasztalt kölcsönös taszítást. Ha a két részecskét elég közel lehet egymáshoz hozni, az erős erő összekapcsolhatja őket., Ez a hélium (2HE) instabil formáját hozza létre, amelynek magja két protonnal rendelkezik, szemben a hélium (4HE) stabil formájával, amelynek két protonja és két neutronja van.
a következő lépés az, ahol a gyenge erő játszik szerepet. A protonok túlcsordulása miatt az egyik pár béta-bomláson megy keresztül. Ezt követően más későbbi reakciók, beleértve a 3HE közbenső képződését és fúzióját, végül stabil 4HE-t alkotnak.