a força fraca é uma das quatro forças fundamentais que governam toda a matéria no universo (as outras três são a gravidade, o eletromagnetismo e a força forte). Enquanto as outras forças mantêm as coisas juntas, a força fraca desempenha um papel maior nas coisas caindo aos pedaços, ou deteriorando.
a força fraca, ou interação fraca, é mais forte do que a gravidade, mas só é eficaz a distâncias muito curtas. Atua no nível subatômico e desempenha um papel crucial na alimentação das estrelas e na criação de elementos., É também responsável por grande parte da radiação natural presente no universo, de acordo com a instalação do acelerador Nacional de Thomas Jefferson (Jefferson Lab). o físico italiano Enrico Fermi desenvolveu uma teoria em 1933 para explicar o decaimento beta, que é o processo pelo qual um nêutron em um núcleo se transforma em um próton e expele um elétron, muitas vezes chamado de partícula beta neste contexto., “”Ele definiu um novo tipo de força, o assim-chamado de interação fraca, que foi responsável pela decadência, e cujo processo fundamental foi a transformação de um nêutron em um próton, um elétron e um neutrino”, que mais tarde foi determinado a ser um anti-neutrino, escreveu Giulio Maltês, um italiano de física historiador, em “as Partículas do Homem”, um artigo publicado em 2013 no jornal Lettera Matematica.
de acordo com Maltês, Fermi originalmente pensou que isso envolvia o que equivalia a uma distância zero ou força adesiva em que as duas partículas realmente tinham que estar tocando para que a força funcionasse., Desde então, tem sido mostrado que a força fraca é realmente uma força atrativa que trabalha em um alcance extremamente curto de cerca de 0,1 por cento do diâmetro de um próton, de acordo com a Hiperfísica, um site produzido pela Universidade Estatal da Geórgia.
O Modelo Padrão
A força fraca é parte do campeão teoria da física de partículas, o Modelo Padrão, que descreve a estrutura fundamental da matéria usando um “elegante série de equações”, de acordo com o CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear., Sob o modelo padrão, partículas elementares — isto é, aquelas que não podem ser divididas em partes menores — são os blocos de construção do universo.
uma destas partículas é o quark. Os cientistas não viram nenhuma indicação de que haja algo mais pequeno do que um quark, mas ainda estão à procura. Existem seis tipos, ou” sabores”, de quarks: para cima, para baixo, estranho, charmoso, de baixo e de cima (em ordem ascendente por massa). Em diferentes combinações, eles formam muitas espécies variadas do Zoológico de partículas subatômicas, de acordo com o centro Supercomputante de Pittsburgh., Por exemplo, prótons e nêutrons, as partículas “grandes” do núcleo de um átomo, cada um consiste de feixes de três quarks. Dois altos e um baixo fazem um próton; um alto e dois baixos fazem um neutrão. Mudar o sabor de um quark pode mudar um próton em um nêutron, assim mudando o elemento em um diferente.
outro tipo de partícula elementar é o bosão. Estas são partículas portadoras de força que são feitas de feixes de energia. Os fótons são um tipo de bosão; os glúons são outro. Cada uma das quatro forças resulta da troca de partículas portadoras de força., A força forte é transportada pelo glúon, enquanto a força eletromagnética é transportada pelo fóton. O graviton é teoricamente a partícula de gravidade que transporta força, mas ainda não foi encontrada.
W E Z bosons
A força fraca é transportada pelos bósons W e Z. Estas partículas foram previstas pelos laureados com o Nobel Steven Weinberg, Sheldon Salam e Abdus Glashow na década de 1960, e descobertas em 1983 no CERN. os bósons são eletricamente carregados e são designados pelos seus símbolos: W+ (positivamente carregados) e W− (negativamente carregados). O bóson W muda a composição das partículas., Ao emitir um bóson w eletricamente carregado, a força fraca muda o sabor de um quark, o que faz com que um próton se transforme em um nêutron, ou vice-versa. Isto é o que desencadeia a fusão nuclear e faz com que as estrelas queimem, de acordo com o CERN. A queima cria elementos mais pesados, que são eventualmente lançados no espaço em explosões de supernovas para se tornarem os blocos de construção dos planetas, juntamente com plantas, pessoas e tudo mais na Terra.
o Bosão Z é neutralizado e transporta uma corrente neutra fraca. A sua interacção com partículas é difícil de detectar., Experimentos para encontrar W e Z os bosões levou a uma teoria combinando a força eletromagnética e a força fraca em um servidor de unificação de “electroweak” força na década de 1960. No entanto, a teoria necessária a força de transporte de partículas para ser massless, e os cientistas sabiam que o teórico W bóson tinha que ser pesada a conta para o seu curto alcance. De acordo com o CERN, os teóricos explicaram a massa do W introduzindo um mecanismo invisível chamado de mecanismo de Higgs, que exige a existência de um bosão de Higgs., Em 2012, o CERN relatou que cientistas usando o maior smasher atômico do mundo observaram uma nova partícula ” consistente com a aparência de um bosão de Higgs.”
decaimento Beta
O processo no qual um nêutron se transforma em um próton e vice-versa é chamado decaimento beta. De acordo com o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (LBL), “o decaimento Beta ocorre quando, em um núcleo com muitos prótons ou muitos nêutrons, um dos prótons ou nêutrons é transformado no outro.”
ecaimento Beta pode ir de uma de duas maneiras, de acordo com o LBL., Em decaimento beta-menos, às vezes anotado como decaimento β, um nêutron decai em um próton, um elétron e um antineutrino. Em beta plusdecay, às vezes anotado como decaimento β+, um próton decai em um nêutron, um positrão e um neutrino. Um elemento pode se transformar em outro elemento quando um de seus nêutrons espontaneamente se transforma em um próton através do decaimento beta-minus ou quando um de seus prótons espontaneamente se transforma em um nêutron através do decaimento beta-plus. os protões podem também transformar-se em nêutrons através de um processo chamado captura de elétrons, ou captura de K., Quando há um número excessivo de prótons em relação ao número de nêutrons em um núcleo, um elétron, geralmente da camada de elétrons mais profunda, parece cair no núcleo. De acordo com Jacquelyn Yanch, um professor do Departamento de engenharia nuclear do Instituto de tecnologia de Massachusetts, em um artigo de 2001 “mecanismos de decaimento”, “na captura de elétrons, um elétron orbital é capturado pelo Núcleo pai, e os produtos são o núcleo filha e um neutrino., O número atômico do núcleo da filha resultante é reduzido em 1, mas o número total de prótons e nêutrons permanece o mesmo.a força fraca desempenha um papel importante na fusão nuclear, a reação que alimenta as bombas do sol e termonuclear (hidrogênio). O primeiro passo na fusão do hidrogênio é esmagar dois prótons juntamente com energia suficiente para superar a repulsão mútua que eles experimentam devido à força eletromagnética. Se as duas partículas podem ser aproximadas o suficiente uma da outra, a força forte pode ligá-las., Isto cria uma forma instável de hélio (2He), que tem um núcleo com dois prótons, ao contrário da forma estável de hélio (4He), que tem dois prótons e dois nêutrons.
O próximo passo é onde a força fraca entra em jogo. Devido à superabundância de prótons, um dos pares sofre decaimento beta. Depois disso, outras reações subsequentes, incluindo a formação intermediária e fusão de 3He, eventualmente formam o estável 4He.