Heikko ydinvoima on yksi niistä neljä fysiikan perusvoimaa jonka kautta hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa keskenään yhdessä voimakkaan voiman, painovoiman ja sähkömagneettisuuden kanssa. Verrattuna molempiin sähkömagnetismi ja vahva ydinvoima, heikon ydinvoiman intensiteetti on paljon heikompi, minkä vuoksi sillä on nimi heikko ydinvoima. Enrico Fermi ehdotti heikon voiman teoriaa ensimmäisen kerran vuonna 1933, ja se tunnettiin tuolloin Fermin vuorovaikutuksena. Heikko voima välittyy kahden tyyppisellä mittarilla bosonit: Z- ja W-bosonit.
Esimerkkejä heikosta ydinvoimasta
Heikolla vuorovaikutuksella on avainasemassa radioaktiivinen hajoaminen, sekä pariteettisymmetrian että CP-symmetrian rikkominen ja kvarkkien maun muuttaminen (kuten beetahajoamisessa). Teoriaa, joka kuvaa heikkoa voimaa, kutsutaan kvantti-flavourdynaamiseksi (QFD), joka on analoginen kvanttikromodynamiikka (QCD) voimakkaalle voimalle ja kvanttielektrodynamiikka (QFD) sähkömagneettiselle pakottaa. Sähköherkkä teoria (EWT) on suosituin malli ydinvoimasta.
Heikolle ydinvoimalle viitataan myös heikkona voimana, heikkona ydinvuorovaikutuksena ja heikkona vuorovaikutuksena.
Heikon vuorovaikutuksen ominaisuudet
Heikko voima eroaa muista voimista, koska:
- Se on ainoa voima, joka rikkoo pariteettisymmetriaa (P).
- Se on ainoa voima, joka rikkoo varauspariteettisymmetriaa (CP).
- Se on ainoa vuorovaikutus, joka voi muuttaa yhdenlaista kvarkki toiseen tai sen makuun.
- Heikko voima leviää kantajahiukkasilla, joilla on merkittävät massat (noin 90 GeV / c).
Heikossa vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten avainkvantluku on heikko isospin, joka tunnetaan fysikaalisena ominaisuutena on ekvivalentti roolilla, joka sähköisellä kehrällä on sähkömagneettisessa voimassa ja värivarauksessa voimakkaassa voimassa. Tämä on konservoitunut määrä, mikä tarkoittaa, että heikolla vuorovaikutuksella on vuorovaikutuksen lopussa kokonaisisospin-summa, kuten sillä oli vuorovaikutuksen alussa.
Seuraavilla hiukkasilla on heikko isospin +1 / 2:
- elektroni neutriino
- kuoni neutriino
- tau neutriino
- ylös kvarkki
- viehätysvoima
- huippukvaari
Seuraavien hiukkasten isospin on heikko -1 / 2:
- elektroni
- muon
- tau
- alas kvarkki
- outo kvarkki
- alhainen kvarkki
Z- ja W-bosonit ovat molemmat paljon massiivisempia kuin muut mittapultit, jotka välittävät muita voimia ( fotoni sähkömagneetismille ja gluonille voimakkaalle ydinvoimalle). Hiukkaset ovat niin massiivisia, että ne hajoavat hyvin nopeasti useimmissa olosuhteissa.
Heikko voima on yhtenäistetty yhdessä sähkömagneettisen voiman kanssa yhdeksi perustavanlaatuiseksi sähköhöyryvoimaksi, joka ilmenee suurella energialla (kuten hiukkaskiihdyttimissä olevat). Tämä yhdistämistyö sai vuoden 1979 fysiikan Nobel - palkinnon, ja jatko - työ osoittaa, että Sähkömagneettisen voiman matemaattiset perusteet uudistettiin uudelleen, ja ne saivat vuoden 1999 Nobel-palkinnon vuonna 2006 Fysiikka.
Muokannut Tohtori Anne Marie Helmenstine