Denna interaktion är den svagaste av de fundamentala interaktioner som experimentellt observerats vid sönderfall av elementarpartiklar, där kvanteffekter är fundamentalt signifikanta. Låt oss komma ihåg att kvantmanifestationer av gravitationsinteraktion aldrig har observerats. Svag interaktion särskiljs med hjälp av följande regel: om en elementarpartikel som kallas neutrino (eller antineutrino) deltar i interaktionsprocessen, är denna interaktion svag.

Ett typiskt exempel på den svaga interaktionen är beta-sönderfallet av en neutron, där n- neutron, sid– proton, e– – elektron, e+ – elektron antineutrino. Man bör dock komma ihåg att ovanstående regel inte alls betyder att någon handling av svag interaktion måste åtföljas av en neutrino eller antineutrino. Det är känt att det förekommer stort antal neutrinolfria sönderfall. Som ett exempel kan vi notera sönderfallsprocessen för lambdahyperon D till en proton sid+ och negativt laddad pion sid– . Enligt moderna begrepp är neutronen och protonen inte riktigt elementarpartiklar, utan består av elementarpartiklar som kallas kvarkar.

Intensiteten av den svaga interaktionen kännetecknas av Fermi-kopplingskonstanten G F. Konstant G F dimensionell. För att bilda en dimensionslös kvantitet är det nödvändigt att använda någon referensmassa, till exempel massan av en proton m sid. Då blir den dimensionslösa kopplingskonstanten. Det är klart att svag interaktion mycket mer intensiv än gravitationen.

Den svaga interaktionen är, till skillnad från gravitationsinteraktionen, kort räckvidd. Det betyder att den svaga kraften mellan partiklarna bara spelar in om partiklarna är tillräckligt nära varandra. Om avståndet mellan partiklarna överstiger ett visst värde som kallas den karakteristiska växelverkansradien visar sig inte den svaga växelverkan. Det har experimentellt fastställts att den karakteristiska radien för svag interaktion är cirka 10–15 cm, det vill säga svag interaktion är koncentrerad till avstånd mindre storlekar atomkärnan.

Varför kan vi tala om svag interaktion som en självständig typ av fundamental interaktion? Svaret är enkelt. Det har fastställts att det finns processer för omvandling av elementarpartiklar som inte reduceras till gravitationella, elektromagnetiska och starka interaktioner. Bra exempel, som visar att det finns tre kvalitativt olika interaktioner i kärnfenomen, är associerat med radioaktivitet. Experiment indikerar närvaron av tre olika typer radioaktivitet: α-, β- och γ-radioaktiva sönderfall. I detta fall beror α-sönderfallet på stark interaktion, γ-sönderfallet beror på elektromagnetisk interaktion. Det återstående β-sönderfallet kan inte förklaras av de elektromagnetiska och starka interaktionerna, och vi tvingas acceptera att det finns en annan fundamental interaktion, kallad den svaga. I det allmänna fallet beror behovet av att införa svag interaktion på det faktum att processer sker i naturen där elektromagnetiska och starka sönderfall är förbjudna enligt bevarandelagar.

Även om den svaga interaktionen är väsentligt koncentrerad inom kärnan, har den vissa makroskopiska manifestationer. Som vi redan har noterat är det associerat med processen för β-radioaktivitet. Dessutom spelar den svaga interaktionen en viktig roll i de så kallade termonukleära reaktionerna som är ansvariga för mekanismen för energifrisättning i stjärnor.

Den mest fantastiska egenskapen svag interaktion är förekomsten av processer där spegelasymmetri manifesteras. Vid första anblicken verkar det uppenbart att skillnaden mellan begreppen vänster och höger är godtycklig. Faktum är att processerna för gravitation, elektromagnetisk och stark interaktion är oföränderliga med avseende på rumslig inversion, som utför spegelreflektion. Det sägs att i sådana processer är den rumsliga pariteten P bevarad. Det har emellertid experimentellt fastställts att svaga processer kan fortsätta med icke-konservering av rumslig paritet och därför tycks känna skillnaden mellan vänster och höger. För närvarande finns det solida experimentella bevis för att paritetsicke-konservering i svaga interaktioner är universell till sin natur. Det bör erkännas att spegelasymmetri är en egenskap hos naturen på den mest grundläggande nivån.

Icke-konservering av paritet i svaga interaktioner verkade vara en så ovanlig egenskap att teoretiker nästan omedelbart efter upptäckten började försöka visa att det faktiskt fanns fullständig symmetri mellan vänster och höger, bara det hade en djupare mening än man tidigare trott. Spegelreflektion måste åtföljas av ersättning av partiklar med antipartiklar (laddningskonjugation C), och då måste alla fundamentala interaktioner vara invarianta. Det fastställdes dock senare att denna invarians inte är universell. Det finns svaga sönderfall av de så kallade långlivade neutrala kaonerna till pioner p + , p – , förbjudna om den angivna invariansen faktiskt ägde rum. Således är en särskiljande egenskap hos den svaga interaktionen dess CP-icke-invarians. Det är möjligt att denna egenskap är ansvarig för det faktum att materia i universum avsevärt råder över antimateria, byggd av antipartiklar. Världen och antivärlden är asymmetriska.

Frågan om vilka partiklar som är bärare av den svaga interaktionen har varit oklar länge. Förståelse uppnåddes relativt nyligen inom ramen för den enhetliga teorin om elektrosvaga interaktioner - Weinberg-Salam-Glashow-teorin. Det är nu allmänt accepterat att bärarna för den svaga interaktionen är de så kallade W+- och Z0-bosonerna. Dessa är laddade W + och neutrala Z 0 elementarpartiklar med spin 1 och massor lika i storleksordning 100 m sid.

Den svaga kraften, eller den svaga kärnkraften, är en av de fyra grundläggande krafterna i naturen. Det är i synnerhet ansvarigt för kärnans beta-sönderfall. Denna interaktion kallas svag eftersom de andra två interaktionerna som är signifikanta för kärnfysik(starka och elektromagnetiska) kännetecknas av betydligt högre intensitet. Det är dock mycket starkare än den fjärde av de grundläggande interaktionerna, gravitation. Denna interaktion är den svagaste av de fundamentala interaktioner som experimentellt observerats vid sönderfall av elementarpartiklar, där kvanteffekter är fundamentalt signifikanta. Kvantmanifestationer av gravitationsinteraktion har aldrig observerats. Svag interaktion särskiljs med hjälp av följande regel: om en elementarpartikel som kallas neutrino (eller antineutrino) deltar i interaktionsprocessen, är denna interaktion svag.

Ett typiskt exempel på den svaga interaktionen är beta-sönderfallet av en neutron

där n är en neutron, p är en proton, e- är en elektron, e är en elektron antineutrino.

Man bör dock komma ihåg att ovanstående regel inte alls betyder att någon handling av svag interaktion måste åtföljas av en neutrino eller antineutrino. Det är känt att ett stort antal neutrinolfria sönderfall förekommer. Som ett exempel kan vi notera processen för sönderfall av en lambdahyperon till en p-proton och en negativt laddad pion. Enligt moderna begrepp är neutronen och protonen inte riktigt elementarpartiklar, utan består av elementarpartiklar som kallas kvarkar.

Intensiteten av den svaga interaktionen kännetecknas av Fermi-kopplingskonstanten GF. GF-konstanten är dimensionell. För att bilda en dimensionslös kvantitet är det nödvändigt att använda någon referensmassa, till exempel protonmassan mp. Då blir den dimensionslösa kopplingskonstanten

Det kan ses att den svaga interaktionen är mycket mer intensiv än gravitationsinteraktionen.

Den svaga interaktionen är, till skillnad från gravitationsinteraktionen, kort räckvidd. Det betyder att den svaga kraften mellan partiklarna bara spelar in om partiklarna är tillräckligt nära varandra. Om avståndet mellan partiklarna överstiger ett visst värde som kallas den karakteristiska växelverkansradien visar sig inte den svaga växelverkan. Det har experimentellt fastställts att den karakteristiska radien för svag växelverkan är cirka 10-15 cm, det vill säga svag växelverkan är koncentrerad till avstånd mindre än atomkärnan. Även om den svaga interaktionen är väsentligt koncentrerad inom kärnan, har den vissa makroskopiska manifestationer. Dessutom spelar den svaga interaktionen en viktig roll i de så kallade termonukleära reaktionerna som är ansvariga för mekanismen för energifrisättning i stjärnor. Den mest fantastiska egenskapen hos den svaga interaktionen är förekomsten av processer där spegelasymmetri manifesteras. Vid första anblicken verkar det uppenbart att skillnaden mellan begreppen vänster och höger är godtycklig. Faktum är att processerna för gravitation, elektromagnetisk och stark interaktion är oföränderliga med avseende på rumslig inversion, som utför spegelreflektion. Det sägs att i sådana processer är den rumsliga pariteten P bevarad. Det har emellertid experimentellt fastställts att svaga processer kan fortsätta med icke-konservering av rumslig paritet och därför tycks känna skillnaden mellan vänster och höger. För närvarande finns det solida experimentella bevis för att paritetsicke-konservering i svaga interaktioner är universell till sin natur. Det bör erkännas att spegelasymmetri är en egenskap hos naturen på den mest grundläggande nivån.

Andra artiklar:

Exempel på entropi
Först och främst skulle jag vilja överväga det enklaste exemplet som berör oss alla. Detta är skapandet av världen av Gud. Som Bibeln säger var världen som en avgrund, vattenlös, tom och mörk. Allt i den här världen var i kaos, det vill säga i ökande...

Början av universum. Grundläggande begrepp inom kosmologi
Det är allmänt accepterat att den moderna kosmologins grundläggande principer - vetenskapen om universums struktur och evolution - började ta form efter skapandet 1917 av A. Einstein av den första relativistiska modellen baserad på teorin om gravitation och ... .

Cellytantigener
Antikroppar kan fungera som en selektiv faktor. I det här fallet får vi möjlighet att isolera celler med en viss uppsättning cellyteantigener. Användningen av antikroppar ligger bakom ett antal metoder, inklusive cellurval med...

1896 upptäckte den franske forskaren Henri Becquerel radioaktivitet i uran. Detta var den första experimentella signalen om tidigare okända naturkrafter - svag interaktion. Vi vet nu att den svaga kraften ligger bakom många välbekanta fenomen – till exempel är den inblandad i vissa termonukleära reaktioner som stödjer solens och andra stjärnors strålning.

Namnet "svag" kom till denna interaktion på grund av ett missförstånd - till exempel för en proton är den 1033 gånger starkare än gravitationsinteraktionen (se Gravity, This Unity of Nature). Detta är snarare en destruktiv interaktion, den enda naturkraften som inte håller samman substansen, utan bara förstör den. Man skulle också kunna kalla det "principlöst", eftersom det i förstörelse inte tar hänsyn till principerna om rumslig paritet och tidsmässig reversibilitet, som iakttas av andra krafter.

De grundläggande egenskaperna hos den svaga interaktionen blev kända redan på 1930-talet, främst tack vare den italienska fysikern E. Fermis arbete. Det visade sig att, till skillnad från gravitationskrafter och elektriska krafter, har svaga krafter ett mycket kort verkansområde. Under de åren verkade det som om det inte fanns någon handlingsradie alls - interaktion ägde rum vid en punkt i rymden, och dessutom omedelbart. Denna interaktion är virtuell (på kort tid) omvandlar varje proton i kärnan till en neutron, en positron till en positron och en neutrino, och varje neutron till en proton, elektron och antineutrino. I stabila kärnor (se Atomkärna) förblir dessa transformationer virtuella, som det virtuella skapandet av elektron-positronpar eller proton-antiprotonpar i ett vakuum.

Om skillnaden i massorna av kärnor som skiljer sig åt med en laddning är tillräckligt stor, blir dessa virtuella transformationer verkliga, och kärnan ändrar sin laddning med 1 och avger en elektron och en antineutrino (elektronnedbrytning) eller en positron och en neutrino ( positronsönderfall). Neutroner har en massa som med ungefär 1 MeV överstiger summan av massorna av en proton och en elektron. Därför sönderfaller en fri neutron till en proton, en elektron och en antineutrino och frigör en energi på ungefär 1 MeV. Livslängden för en fri neutron är ungefär 10 minuter, men i ett bundet tillstånd, till exempel i deuteron, som består av en neutron och en proton, lever dessa partiklar på obestämd tid.

En liknande händelse inträffar med myonen (se Peptons) - den sönderfaller till en elektron, neutrino och antineutrino. Innan den sönderfaller lever en myon omkring c - mycket mindre än en neutron. Fermis teori förklarade detta med skillnaden i massan av de inblandade partiklarna. Ju mer energi som frigörs under sönderfallet, desto snabbare går det. Frigörandet av energi under sönderfallet är cirka 100 MeV, cirka 100 gånger större än under sönderfallet av en neutron. Livslängden för en partikel är omvänt proportionell mot denna energis femte potens.

Som det visade sig under de senaste decennierna är den svaga interaktionen icke-lokal, det vill säga den inträffar inte omedelbart och inte vid ett tillfälle. Enligt modern teori överförs inte den svaga interaktionen omedelbart, utan ett virtuellt elektron-antineutrino-par föds s efter att myonen förvandlas till en neutrino, och detta sker på ett avstånd av cm. Inte en enda linjal, inte ett enda mikroskop , naturligtvis, mäta ett så litet avstånd, precis som inget stoppur kan mäta ett så litet tidsintervall. Som nästan alltid är fallet måste vi i modern fysik nöja oss med indirekta data. Fysiker bygger olika hypoteser om processens mekanism och testar alla möjliga konsekvenser av dessa hypoteser. De hypoteser som motsäger åtminstone ett tillförlitligt experiment förkastas, och nya experiment genomförs för att testa de återstående. Denna process, i fallet med den svaga växelverkan, fortsatte i cirka 40 år, tills fysiker blev övertygade om att den svaga växelverkan bars av supermassiva partiklar - 100 gånger tyngre än protonen. Dessa partiklar har spin 1 och kallas vektorbosoner (upptäcktes 1983 vid CERN, Schweiz - Frankrike).

Det finns två laddade vektorbosoner och en neutral (ikonen längst upp anger som vanligt laddningen i protonenheter). En laddad vektorboson "verkar" i sönderfallen av neutronen och myonen. Förloppet av myons sönderfall visas i fig. (ovan, höger). Sådana ritningar kallas Feynman-diagram, de illustrerar inte bara processen, utan hjälper också till att beräkna den. Detta är ett slags stenografi för formeln för sannolikheten för en reaktion; den används här endast i illustrationssyfte.

Myonen förvandlas till en neutrino och avger ett -boson, som sönderfaller till en elektron och en antineutrino. Den frigjorda energin räcker inte för den verkliga födelsen av en -boson, så den föds virtuellt, d.v.s. under en mycket kort tid. I detta fall är det s. Under denna tid hinner inte fältet som motsvarar -bosonen bilda en våg, eller på annat sätt, en riktig partikel (se Fält och partiklar). En fältpropp av cm i storlek bildas, och efter c föds en elektron och en antineutrino från den.

För sönderfallet av en neutron skulle det vara möjligt att rita samma diagram, men här skulle det redan vilseleda oss. Faktum är att storleken på en neutron är cm, vilket är 1000 gånger större än verkningsradien för svaga krafter. Därför verkar dessa krafter inuti neutronen, där kvarkarna finns. En av de tre neutronkvarkarna avger ett -boson och omvandlas till en annan kvark. Laddningarna för kvarkar i en neutron är: -1/3, - 1/3 och därför förvandlas en av de två kvarkarna med en negativ laddning på -1/3 till en kvark med positiv laddning. Resultatet blir kvarkar med laddningar - 1/3, 2/3, 2/3, som tillsammans utgör en proton. Reaktionsprodukterna - elektron och antineutrino - flyger fritt ut ur protonen. Men det är en kvarg som avgav en -boson. fick sparken och började röra sig i motsatt riktning. Varför flyger han inte ut?

Det hålls samman av ett starkt samspel. Denna interaktion kommer att bära kvarken tillsammans med dess två oskiljaktiga följeslagare, vilket resulterar i en rörlig proton. Enligt ett liknande schema inträffar svaga sönderfall (associerade med svag interaktion) av de återstående hadronerna. De kokar alla ner till emissionen av en vektorboson från en av kvarkarna, övergången av denna vektorboson till leptoner (och -partiklar) och ytterligare expansion av reaktionsprodukterna.

Ibland inträffar dock även hadroniska sönderfall: en vektorboson kan sönderfalla till ett kvark-antikvarkpar, som kommer att förvandlas till mesoner.

Så, stort antal av olika reaktioner beror på interaktionen mellan kvarkar och leptoner med vektorbosoner. Denna interaktion är universell, det vill säga den är densamma för kvarkar och leptoner. Den svaga växelverkans universalitet, i motsats till universaliteten hos gravitationell eller elektromagnetisk växelverkan, har ännu inte fått någon heltäckande förklaring. I moderna teorier kombineras den svaga interaktionen med den elektromagnetiska interaktionen (se Enhet mellan naturens krafter).

Om symmetribrytning av den svaga interaktionen, se Paritet, Neutrinos. Artikeln The Unity of the Forces of Nature talar om de svaga krafternas plats i bilden av mikrovärlden

Feynman-diagrammet över beta-sönderfallet av en neutron till en proton, elektron och elektron antineutrino genom den mellanliggande W-bosonen är en av de fyra grundläggande fysiska interaktionerna mellan elementarpartiklar, tillsammans med gravitationell, elektromagnetisk och stark. Dess mest kända manifestation är beta-sönderfall och den radioaktivitet som är förknippad med det. Interaktion namngiven svag, eftersom styrkan på det fält som motsvarar den är 10 13 mindre än i de fält som håller ihop kärnpartiklar (nukleoner och kvarkar) och 10 10 mindre än Coulomb-en på dessa skalor, men mycket starkare än den gravitationella. Interaktionen har en kort räckvidd och uppträder endast på avstånd i storleksordningen av atomkärnan.
Den första teorin om svag interaktion föreslogs av Enrico Fermi 1930. När han utvecklade teorin använde han Wolfgang Paulis hypotes om existensen av en ny elementarpartikel, neutrinon, vid den tiden.
Den svaga interaktionen beskriver de processer inom kärn- och partikelfysik som sker relativt långsamt, till skillnad från de snabba processer som orsakas av den starka interaktionen. Till exempel är halveringstiden för en neutron ungefär 16 minuter. – Evighet jämfört med nukleära processer, som kännetecknas av en tid på 10 -23 s.
Som jämförelse, laddade pioner? ± sönderfall genom svaga interaktioner och har en livslängd på 2,6033 ± 0,0005 x 10 -8 s, medan den neutrala pionen? 0 sönderfaller till två gammakvanta genom elektromagnetisk interaktion och har en livslängd på 8,4 ± 0,6 x 10 -17 s.
Ett annat kännetecken för interaktion är den fria vägen för partiklar i ett ämne. Partiklar som interagerar genom elektromagnetisk interaktion - laddade partiklar, gammakvanta - kan hållas kvar av en flera tiotals centimeter tjock järnplatta. Medan en neutrino, som endast samverkar svagt, passerar genom ett metallskikt som är en miljard kilometer tjockt utan att någonsin kollidera.
Den svaga interaktionen involverar kvarkar och leptoner, inklusive neutriner. I detta fall ändras aromen av partiklarna, d.v.s. deras typ. Till exempel, som ett resultat av sönderfallet av en neutron, förvandlas en av dess d-kvarkar till en u-kvark. Neutrinos är unika genom att de interagerar med andra partiklar endast genom svaga, och ännu svagare, gravitationsinteraktioner.
Enligt moderna koncept, formulerade i standardmodellen, bärs den svaga interaktionen av gauge W- och Z-bosoner, som upptäcktes vid acceleratorer 1982. Deras massor är 80 och 90 gånger massan av en proton. Utbytet av virtuella W-bosoner kallas en laddad ström, utbytet av Z-bosoner kallas en neutral ström.
Hörnen i Feynman-diagram som beskriver möjliga processer som involverar gauge W- och Z-bosoner kan delas in i tre typer:

En lepton kan viprominitera eller absorbera en W-boson och förvandlas till en neutrino;
en kvark kan viprominitera eller absorbera en W-boson och ändra dess smak och bli en överlagring av andra kvarkar;
en lepton eller kvarg kan absorbera eller viprominera en Z-boson

En partikels förmåga att svagt interagera beskrivs av ett kvanttal som kallas svagt isospin. Möjliga isospinvärden för partiklar som kan utbyta W- och Z-bosoner är ± 1/2. Det är dessa partiklar som interagerar genom den svaga interaktionen. Partiklar med noll svagt isospin, för vilka processerna för utbyte av W- och Z-bosoner är omöjliga, interagerar inte genom svag mutualism. Svagt isospin bevaras i reaktioner mellan elementarpartiklar. Detta innebär att det totala svaga isospinet för alla partiklar som deltar i reaktionen förblir oförändrat, även om partiklarna kan ändras.
En egenskap hos den svaga interaktionen är att den bryter mot pariteten, eftersom endast fermioner med vänsterhänt kiralitet och antipartiklar av fermioner med högerhänt kiralitet har förmågan att svagt interagera genom laddade strömmar. Icke-konservering av paritet i svaga interaktioner upptäcktes av Yang Zhenning och Li Zhengdao, för vilket de fick Nobelpriset i fysik för 1957. Orsaken till att paritet inte bevaras ses i spontan symmetribrytning. I standardmodellen motsvarar symmetribrott en hypotetisk partikel, Higgs-bosonen. Detta är den enda partikeln i den vanliga modellen som ännu inte har upptäckts experimentellt.
Vid svag interaktion bryts också CP-symmetri. Denna kränkning upptäcktes experimentellt 1964 i experiment med kaon. Författarna till upptäckten, James Cronin och Val Fitch, tilldelades Nobelpriset 1980. Brott mot CP-symmetri förekommer mycket mer sällan än paritetsbrott. Det betyder också, eftersom bevarandet av CPT-symmetri bygger på grundläggande fysiska principer - Lorentz-transformationer och kortdistansinteraktion, möjligheten att bryta T-symmetri, d.v.s. icke-invarians fysiska processer genom att ändra tidens riktning.

1969 konstruerades en enhetlig teori om elektromagnetisk och svag kärnväxelverkan, enligt vilken vid energier på 100 GeV, vilket motsvarar en temperatur på 10 15 K, försvinner skillnaden mellan elektromagnetiska och svaga processer. Experimentell verifiering av den förenade teorin om elektrosvag och stark kärnkraftsinteraktion kräver en ökning av acceleratorenergin med hundra miljarder gånger.
Teorin om elektrosvag interaktion är baserad på symmetrigruppen SU(2).
Trots sin ringa storlek och korta varaktighet spelar den svaga interaktionen en mycket viktig roll i naturen. Om det var möjligt att "stänga av" den svaga interaktionen, skulle solen slockna, eftersom processen att omvandla en proton till en neutron, en positron och en neutrino, som ett resultat av vilket 4 protoner förvandlas till 4 He, två positroner och två neutriner, skulle bli omöjligt. Denna process fungerar som den huvudsakliga energikällan för solen och de flesta stjärnor (se Vätecykeln). Svaga interaktionsprocesser är viktiga för stjärnors utveckling eftersom de gör att energin från mycket heta stjärnor går förlorad i supernovaexplosioner med bildandet av pulsarer, etc. Om det inte fanns någon svag interaktion i naturen, skulle myoner, pi-mesoner och andra partiklar vara stabila och utbredda i vanlig materia. Så viktig roll svag interaktion är kopplad till det faktum att den inte följer ett antal förbud som är karakteristiska för starka och elektromagnetiska interaktioner. I synnerhet förvandlar den svaga interaktionen laddade leptoner till neutriner och kvarkar av en smak till kvarkar av en annan.

Tiden är som en flod som bär förbigående händelser, och dess ström är stark; Så fort något dyker upp framför dina ögon har det redan burits bort, och du kan se något annat som också snart kommer att bäras bort.

Marcus Aurelius

Var och en av oss strävar efter att skapa en holistisk bild av världen, inklusive en bild av universum, från de minsta subatomära partiklarna till den största skalan. Men fysikens lagar är ibland så konstiga och kontraintuitiva att denna uppgift kan bli överväldigande för dem som inte har blivit professionella teoretiska fysiker.

En läsare frågar:

Även om detta inte är astronomi, kanske du kan ge mig en ledtråd. Den starka kraften bärs av gluoner och binder kvarkar och gluoner samman. Elektromagnetisk bärs av fotoner och binder elektriskt laddade partiklar. Tyngdkraften bärs förmodligen av gravitoner och binder alla partiklar till massa. De svaga bärs av W- och Z-partiklar, och... är förknippad med förfall? Varför beskrivs den svaga kraften så här? Är den svaga kraften ansvarig för attraktionen och/eller avstötningen av några partiklar? Och vilka? Och om inte, varför är det då en av de grundläggande interaktionerna om det inte är förknippat med några krafter? Tack.

Låt oss få grunderna ur vägen. Det finns fyra grundläggande krafter i universum - gravitation, elektromagnetism, den starka kärnkraften och den svaga kärnkraften.

Och allt detta är interaktion, kraft. För partiklar vars tillstånd kan mätas ändrar appliceringen av en kraft dess moment - i det vanliga livet talar vi i sådana fall om acceleration. Och för tre av dessa krafter är detta sant.

När det gäller gravitation, böjer en total mängd energi (mest massa, men detta inkluderar all energi) rumtiden, och rörelsen hos alla andra partiklar förändras i närvaro av allt som har energi. Så här fungerar det i den klassiska (icke-kvant)teorin om gravitation. Kanske finns det en mer allmän teori, kvantgravitation, där gravitoner utbyts, vilket leder till vad vi ser som gravitationsinteraktion.

Innan du fortsätter, vänligen förstå:

1. Partiklar har en egenskap, eller något som är inneboende i dem, som gör att de kan känna (eller inte känna) en viss typ av kraft
2. Andra partiklar som bär interaktioner interagerar med de första
3. Som ett resultat av interaktioner ändrar partiklar sitt moment eller accelererar

Inom elektromagnetism är den huvudsakliga egenskapen elektrisk laddning. Till skillnad från gravitationen kan den vara positiv eller negativ. En foton, en partikel som bär kraften som är associerad med en laddning, gör att liknande laddningar stöter bort och olika laddningar attraherar.

Det är värt att notera att rörliga laddningar, eller elektriska strömmar, upplever en annan manifestation av elektromagnetism - magnetism. Samma sak händer med gravitationen, och det kallas gravitomagnetism (eller gravitoelektromagnetism). Vi kommer inte att gå djupare - poängen är att det inte bara finns en laddning och en kraftbärare, utan också strömmar.

Det finns också en stark kärnkraftsinteraktion, som har tre typer av laddningar. Även om alla partiklar har energi och alla är föremål för gravitation, och även om kvarkar, hälften av leptonerna och ett par bosoner innehåller elektriska laddningar - är det bara kvarkar och gluoner som har en färgad laddning och kan uppleva den starka kärnkraften.

Det finns mycket massor överallt, så gravitationen är lätt att observera. Och eftersom den starka kraften och elektromagnetismen är ganska stark är de också lätta att observera.

Men hur är det med det senare? Svag interaktion?

Vi brukar prata om det i samband med radioaktivt sönderfall. En tung kvarg eller lepton förfaller till lättare och mer stabila. Ja, svag interaktion har med detta att göra. Men in i detta exempel den skiljer sig på något sätt från andra krafter.

Det visar sig att svag interaktion också är en kraft, det pratas bara inte ofta om det. Hon är svag! 10 000 000 gånger svagare än elektromagnetism över ett avstånd som en protons diameter.

En laddad partikel har alltid en laddning, oavsett om den rör sig eller inte. Men elström, skapad av den, beror på dess rörelse i förhållande till andra partiklar. Ström bestämmer magnetism, vilket är lika viktigt som elektrisk del elektromagnetism. Sammansatta partiklar som protonen och neutronen har betydande magnetiska moment, precis som elektronen.

Kvarkar och leptoner finns i sex smaker. Quarks - upp, ner, konstiga, charmade, charmiga, sanna (enligt dem bokstavsbeteckningar på latin u, d, s, c, t, b - upp, ner, konstigt, charm, topp, botten). Leptoner - elektron, elektron-neutrino, muon, muon-neutrino, tau, tau-neutrino. Var och en av dem har en elektrisk laddning, men också en doft. Om vi ​​kombinerar elektromagnetism och den svaga kraften för att få den elektrosvaga kraften, kommer var och en av partiklarna att ha någon svag laddning, eller elektrosvag ström, och en svag kraftkonstant. Allt detta beskrivs i Standardmodellen, men det var ganska svårt att testa det eftersom elektromagnetismen är så stark.

I ett nytt experiment, vars resultat nyligen publicerades, mättes bidraget från den svaga interaktionen för första gången. Experimentet gjorde det möjligt att bestämma den svaga interaktionen mellan upp- och nedkvarkar

Och de svaga laddningarna av protonen och neutronen. Standardmodellens förutsägelser för svaga laddningar var:

Q W (p) = 0,0710 ± 0,0007,
Q W (n) = -0,9890 ± 0,0007.

Och baserat på spridningsresultaten gav experimentet följande värden:

Q W (p) = 0,063 ± 0,012,
Q W (n) = -0,975 ± 0,010.

Vilket stämmer mycket väl överens med teorin, med hänsyn till felet. Experimenter säger att genom att bearbeta mer data kommer de att minska felet ytterligare. Och om det finns några överraskningar eller avvikelser från standardmodellen kommer det att vara coolt! Men ingenting tyder på detta:

Därför har partiklar en svag laddning, men vi pratar inte om det, eftersom det är orealistiskt svårt att mäta. Men vi gjorde det ändå, och det verkar som att vi har bekräftat standardmodellen på nytt.