Beth yw'r rhyngweithiad gwan mewn ffiseg?

Mae'r rhyngweithio wan - yn un o'r pedwar heddlu sylfaenol sy'n llywodraethu pob mater yn y bydysawd. Mae'r tri arall - disgyrchiant, electromagneteg, a'r rhyngweithio cryf. Tra bod heddluoedd eraill yn dal pethau at ei gilydd, mae'r heddlu gwan yn chwarae rhan bwysig yn eu dinistrio.

Mae'r rhyngweithio wan yw disgyrchiant cryfach, ond ei fod yn effeithiol dim ond ar bellteroedd byr iawn. Llu yn gweithredu ar lefel is-atomig, ac yn chwarae rhan hanfodol wrth sicrhau ynni o sêr a chreu elfennau. Mae hefyd yn gyfrifol am ran fawr o'r ymbelydredd naturiol yn y bydysawd.

damcaniaeth Fermi

Datblygwyd ffisegydd Eidaleg Enrico Fermi yn 1933, damcaniaeth i esbonio'r dadfeiliad beta - y broses o addasu niwtron i broton ac electron dadleoli, cyfeirir atynt yn aml yn y cyd-destun hwn, mae'r beta gronynnau. Diffiniodd math newydd o bŵer, yr hyn a elwir yn rhyngweithio gwan, a oedd yn gyfrifol am y cwymp, y broses sylfaenol o drawsnewid o niwtron i mewn proton, electron a niwtrino, a gafodd ei adnabod yn ddiweddarach fel antineutrinos.

Fermi tybio i ddechrau fod yna bellter o sero ac mae'r Clutch. Mae dau gronynnau wedi ffinio i orfodi weithiedig. Ers daeth yn amlwg bod y rhyngweithiad gwan mewn gwirionedd yn rym deniadol, sy'n amlygu ei hun mewn pellter byr dros ben, sy'n hafal i 0.1% o'r diamedr proton.

grym electroweak

Mae ddadfeiliad ymbelydrol y grym gwan yw tua 100 000 gwaith yn llai na'r electromagnetig. Fodd bynnag, ei bod yn hysbys yn awr ei fod yn fewnol electromagnetig, a chredir y ddau ffenomenau dra gwahanol yn cynrychioli amlygiad o un heddlu electroweak. Cadarnheir hyn gan y ffaith eu bod yn dod at ei gilydd mewn egni yn fwy na 100 GeV.

Weithiau Dywedir bod y rhyngweithio wan cael ei amlygu yn y pydredd moleciwlau. Fodd bynnag lluoedd mezhmolekulrnye yn electrostatig o ran eu natur. Cawsant eu darganfod gan Van der Waals ac yn dwyn ei enw.

Mae'r model safonol

Mae'r rhyngweithio wan mewn ffiseg yn rhan o'r model safonol - damcaniaeth gronynnau elfennol, sy'n disgrifio strwythur sylfaenol o fater, gan ddefnyddio set o hafaliadau cain. Yn ôl y model hwn y gronynnau elfennol m. E. Ni all hynny yn cael ei rannu i mewn i ddarnau llai, yw'r blociau adeiladu y bydysawd.

Mae un gronyn o'r fath yw cwarc. Nid yw gwyddonwyr yn awgrymu bodolaeth rhywbeth llai, ond maent yn dal i chwilio am. Mae 6 math neu fathau o quarks. Rhowch nhw yn nhrefn màs cynyddol:

• uwch;
• is;
• gwlad;
• swyno;
• hyfryd;
• wir.

Mewn gwahanol gyfuniadau, maent yn ffurfio amrywiaeth eang o fathau o ronynnau isatomig. Er enghraifft, protonau a niwtronau - gronynnau mawr niwclews atomig - cwarc cynnwys tri yr un. Mae dau uchaf ac isaf yn cynnwys proton. Uchaf a dau yn ffurfio is niwtron. Gall cwarc newid graddfa newid proton i niwtron, a thrwy hynny drawsnewid un elfen i'r llall.

Math arall o gronyn yn boson. Mae'r gronynnau - fectorau rhyngweithio, sy'n cynnwys trawstiau o ynni. Ffotonau yn fath o boson, gluons - y llall. Mae pob un o'r pedwar heddlu yn ganlyniad y rhyngweithio gyfnewid rhwng gludwyr. rhyngweithio cryf yn gluon a electromagnetig - ffoton. Graviton ddamcaniaethol yn gludwr o rym disgyrchiant, ond nid oedd yn dod o hyd.

W- a Z-bosons

rhyngweithio Gwan ei gyfryngu W- a Z-bosons. Mae'r gronynnau eu rhagweld gan enillwyr gwobr Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam ac yn y 60au y ganrif ddiwethaf, ac yn eu gweld yn 1983 yn y Sefydliad Ewropeaidd ar gyfer Ymchwil Niwclear CERN.

W-bosons yn cael eu codi trydan ac yn cael eu dynodi gan W ⁺ (gwefr bositif) a W ^- (gwefr negatif). W-boson newid cyfansoddiad y gronynnau. Allyrru godir trydan W-boson, cwarc grym gwan yn newid y radd, gan droi i mewn i proton niwtron neu i'r gwrthwyneb. Mae hyn yn beth sy'n achosi ymasiad niwclear ac yn gwneud sêr llosgi.

Mae'r adwaith yn creu elfennau trymach yn y pen draw taflu allan i'r gofod gan ffrwydradau uwchnofa, i ddod blociau adeiladu planedau, planhigion, pobl a phopeth arall yn y byd.

ar hyn o bryd niwtral

Z-boson yn niwtral ac mae cerrynt niwtral wan. Mae ei rhyngweithio gyda'r gronynnau yn anodd i'w canfod. chwiliadau arbrofol ar gyfer y W- a Z-bosons yn y 1960au gwyddonwyr i theori a arweinir, gan gyfuno electromagnetig ac mae'r heddlu yn wan i mewn i un "electroweak". Fodd bynnag, y ddamcaniaeth mynnu bod y gronynnau-cludwyr yn dibwysau, ond mae gwyddonwyr wedi gwybod y dylai'r theori W-boson fod yn drwm i esbonio ei amrediad byr. Damcaniaethwyr pwysau W cario ar gyfrif mecanwaith anweledig o'r enw mecanwaith Higgs sy'n darparu ar gyfer bodolaeth Higgs.

Yn 2012, cyhoeddodd CERN y mae gwyddonwyr yn defnyddio cyflymydd mwyaf y byd - y Peiriant Gwrthdaro Hadron Mawr - a welwyd gronyn newydd, "y Higgs boson briodol."

pydredd beta

rhyngweithio Gwan ei amlygu mewn β-pydredd - proses lle mae proton yn cael ei drawsnewid i niwtron ac i'r gwrthwyneb. Mae'n digwydd pan fydd cnewyllyn gyda gormod o niwtronau neu protonau un ohonynt drosi i'r llall.

Gall pydredd beta yn cael ei wneud mewn un o ddwy ffordd:

1. Pan beta-minws pydredd, a ysgrifennwyd weithiau fel β ^- pydredd, niwtron rhannu'n broton ac electron antineutrino.
2. rhyngweithio wan yn cael ei amlygu gan y pydredd o niwclysau atomig, a ysgrifennwyd weithiau fel β ⁺ pydredd, pan fydd y proton ei rhannu yn niwtron a positron niwtrino.

Gall un o'r elfennau yn troi yn y llall, pan fydd un o'i niwtron drawsnewid yn ddigymell i mewn proton drwy'r dadfeiliad beta negyddol, neu pan fydd un o'i protonau trawsnewid yn ddigymell i mewn i niwtron trwy β ⁺ pydredd.

dadfeiliad beta dwbl yn digwydd pan fo graidd 2 ar yr un pryd drawsnewid yn niwtron proton 2 neu i'r gwrthwyneb, lle y allyrrir electron antineutrinos 2 2 a beta gronynnau. Yn y dadfeiliad beta dwbl Neutrinoless damcaniaethol o neutrinos yn cael eu ffurfio.

dal electron

Gall Proton droi i mewn i niwtron drwy broses a elwir yn dal electron neu K-gipio. Pan mae gan y cnewyllyn nifer gormodol o brotonau mewn perthynas â nifer y niwtronau, electronau, fel arfer o'r tu mewn i'r gragen electron fel syrthio i mewn i'r cnewyllyn. orbitalau Electron dal y fam cnewyllyn, mae'r cynhyrchion sy'n cnewyllyn ferch a niwtrino. Mae'r rhif atomig y niwclews merch a gafwyd yn cael ei ostwng o 1, ond mae cyfanswm nifer y protonau a niwtronau yn parhau i fod yr un fath.

adwaith thermonuclear

Mae'r rhyngweithio wan yn ymwneud â ymasiad niwclear - yr ymateb sy'n cyflenwi ynni o'r haul a'r thermonuclear (hydrogen) bom.

Y cam cyntaf yn uno hydrogen yn gwrthdrawiad o ddau protonau gyda digon o rym i oresgyn y gwrthyriad cilyddol a deimlir gan iddynt oherwydd eu rhyngweithio electromagnetig.

Os bydd y ddau gronynnau yn cael eu trefnu yn agos at ei gilydd, gall rhyngweithio cryf yn eu cysylltu. Mae hyn yn creu ffurf ansefydlog o heliwm ⁽² Ef), sydd â craidd gyda dau protonau, yn wahanol i'r ffurf sefydlog (Rhif ^4), sydd â dwy proton a niwtron dau.

Yn y cam nesaf yn dod i ryngweithio wan chwarae. Oherwydd y overabundance y protonau un ohonynt undergoes dadfeiliad beta. Ar ôl hynny, mae'r adwaith eraill, gan gynnwys ffurfio canolradd a cyfuniad o ³ Yn y diwedd yn ffurfio sefydlog ⁴ Ef.