แรงอ่อนแอเป็นหนึ่งในกองกำลังพื้นฐานสี่ประการที่ควบคุมทุกเรื่องในจักรวาล (อีกสามคนคือแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงที่แข็งแกร่ง) ในขณะที่กองกำลังอื่น ๆ ยึดสิ่งต่าง ๆ เข้าด้วยกันพลังที่อ่อนแอมีบทบาทมากขึ้นในสิ่งที่แตกสลายหรือผุพัง
แรงที่อ่อนแอหรือการมีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอนั้นแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วง แต่ก็มีประสิทธิภาพในระยะทางสั้น ๆ เท่านั้น มันทำหน้าที่ในระดับ subatomic และมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มพลังดาวและการสร้างองค์ประกอบ นอกจากนี้ยังรับผิดชอบต่อการแผ่รังสีตามธรรมชาติส่วนใหญ่ในจักรวาลตามข้อมูลสิ่งอำนวยความสะดวกของ Thomas Jefferson National Accelerator(เจฟเฟอร์สันแล็บ)
นักฟิสิกส์อิตาลีEnrico Fermiคิดค้นทฤษฎีในปี 1933 เพื่ออธิบายการสลายตัวของเบต้าซึ่งเป็นกระบวนการที่นิวตรอนในนิวเคลียสเปลี่ยนเป็นโปรตอนและขับเคลื่อนอิเล็กตรอนซึ่งมักเรียกว่าอนุภาคเบต้าในบริบทนี้ ““ เขากำหนดพลังรูปแบบใหม่การปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอที่เรียกว่าการสลายตัวและกระบวนการพื้นฐานของเขาเปลี่ยนนิวตรอนให้กลายเป็นโปรตอนอิเล็กตรอนและนิวตริโน” ซึ่งต่อมาได้รับการพิจารณาว่าเป็นต่อต้านนิวตริโนเขียน Giulio Malteseอนุภาคของมนุษย์"บทความที่ตีพิมพ์ในปี 2013 ในวารสาร Lettera Matematica
จากข้อมูลของมอลตา Fermi แต่เดิมคิดว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับสิ่งที่มีค่าเป็นศูนย์ระยะทางหรือกาวโดยที่อนุภาคทั้งสองต้องสัมผัสเพื่อให้แรงในการทำงาน มันได้แสดงให้เห็นว่าแรงอ่อนแอเป็นแรงที่น่าดึงดูดซึ่งทำงานในระยะสั้นมากประมาณ 0.1 เปอร์เซ็นต์ของเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอนไฮเปอร์ฟิสิกส์เว็บไซต์ที่ผลิตโดย Georgia State University
รุ่นมาตรฐาน
แรงอ่อนแอเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีการปกครองของฟิสิกส์อนุภาครุ่นมาตรฐานซึ่งอธิบายถึงโครงสร้างพื้นฐานของสสารโดยใช้ "ชุดสมการที่สง่างาม" ตาม CERN องค์กรยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ ภายใต้โมเดลมาตรฐานอนุภาคพื้นฐาน - นั่นคือสิ่งที่ไม่สามารถแยกออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ได้ - เป็นหน่วยการสร้างของจักรวาล
หนึ่งในอนุภาคเหล่านี้คือควาร์ก นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยเห็นข้อบ่งชี้ใด ๆ ว่ามีอะไรที่เล็กกว่าควาร์กแต่พวกเขายังคงมองหา มีหกประเภทหรือ "รสชาติ" ของควาร์ก: ขึ้น, ลง, แปลก, เสน่ห์, ล่างและด้านบน (ตามลำดับจากน้อยไปมาก) ในการผสมผสานที่แตกต่างกันพวกมันก่อตัวเป็นพันธุ์ที่หลากหลายของสวนสัตว์อนุภาคย่อยตามพิตต์สเบิร์กซูเปอร์คอมพิวเตอร์ศูนย์- ตัวอย่างเช่นโปรตอนและนิวตรอนซึ่งเป็นอนุภาค "ใหญ่" ของนิวเคลียสของอะตอมแต่ละอันประกอบด้วยการรวมกลุ่มของควาร์กสามควาร์ก สองอัพและลงทำให้โปรตอน; ขึ้นและสองดาวน์ทำให้นิวตรอน การเปลี่ยนรสชาติของควาร์กสามารถเปลี่ยนโปรตอนเป็นนิวตรอนได้ดังนั้นการเปลี่ยนองค์ประกอบเป็นส่วนที่แตกต่างกัน
อนุภาคระดับประถมอีกประเภทหนึ่งคือ boson เหล่านี้เป็นอนุภาคของผู้ให้บริการแรงที่ประกอบด้วยการรวมกลุ่มของพลังงาน โฟตอนเป็น boson ประเภทหนึ่ง Gluons เป็นอีก กองกำลังทั้งสี่แต่ละอันเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคผู้ให้บริการแรง แรงที่แข็งแกร่งนั้นดำเนินการโดย Gluon ในขณะที่แรงแม่เหล็กไฟฟ้าจะดำเนินการโดยโฟตอน Graviton เป็นอนุภาคที่มีแรงพกพาในทางทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแต่ยังไม่พบ
w และ z bosons
แรงอ่อนแอจะถูกดำเนินการโดย bosons W และ Z อนุภาคเหล่านี้ถูกทำนายโดยผู้ได้รับรางวัลโนเบลสตีเวนไวน์เบิร์กเชลดอนซาลามและอับดุล Glashow ในปี 1960 และค้นพบในปี 1983 ที่เซิร์น
W Bosons ถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าและถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ของพวกเขา: W-(เรียกเก็บเงินในเชิงบวก) และ W(คิดค่าใช้จ่ายเชิงลบ) ที่W BOSONเปลี่ยนการแต่งหน้าของอนุภาค ด้วยการเปล่งแสง W ที่มีประจุไฟฟ้าพลังงานที่อ่อนแอจะเปลี่ยนรสชาติของควาร์กซึ่งทำให้โปรตอนเปลี่ยนเป็นนิวตรอนหรือในทางกลับกัน นี่คือสิ่งที่กระตุ้นฟิวชั่นนิวเคลียร์และทำให้ดวงดาวเผาไหม้ตาม CERN การเผาไหม้สร้างองค์ประกอบที่หนักกว่าซึ่งในที่สุดก็ถูกโยนลงไปในอวกาศในการระเบิดของซูเปอร์โนวาเพื่อเป็นหน่วยการสร้างสำหรับดาวเคราะห์พร้อมกับพืชผู้คนและทุกสิ่งอื่น ๆ บนโลก
ที่Z bosonถูกเรียกเก็บเงินอย่างเป็นกลางและมีกระแสเป็นกลางที่อ่อนแอ การมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคนั้นยากที่จะตรวจจับ การทดลองเพื่อค้นหา W และ Z bosons นำไปสู่ทฤษฎีที่รวมแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงที่อ่อนแอลงในแรง "electroweak" แบบครบวงจรในปี 1960 อย่างไรก็ตามทฤษฎีนั้นต้องการอนุภาคที่มีแรงพกพาและนักวิทยาศาสตร์รู้ว่า Boson ทฤษฎีจะต้องหนักในการพิจารณาระยะสั้น ตามที่ CERN นักทฤษฎีคิดเป็นมวลของ W โดยการแนะนำกลไกที่มองไม่เห็นขนานนามกลไก Higgs ซึ่งเรียกร้องให้มีการดำรงอยู่ของ AHiggs Boson- ในปี 2012 CERN รายงานว่านักวิทยาศาสตร์ที่ใช้ Atom Smasher ที่ใหญ่ที่สุดในโลกสังเกตเห็นอนุภาคใหม่ "สอดคล้องกับการปรากฏตัวของ Higgs Boson"
เบต้าสลายตัว
กระบวนการที่นิวตรอนเปลี่ยนเป็นโปรตอนและในทางกลับกันเรียกว่าเบต้าการสลายตัว ตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์เบิร์กลีย์(LBL), "การสลายตัวของเบต้าเกิดขึ้นเมื่อในนิวเคลียสที่มีโปรตอนมากเกินไปหรือนิวตรอนมากเกินไปหนึ่งในโปรตอนหรือนิวตรอนจะถูกเปลี่ยนเป็นอีกชนิดหนึ่ง"
เบต้าการสลายตัวสามารถไปได้หนึ่งในสองวิธีตาม LBL ในเบต้าลบการสลายตัวบางครั้งมีคำอธิบายประกอบเป็นβการสลายตัวนิวตรอนสลายตัวลงในโปรตอนอิเล็กตรอนและ antineutrino ในเบต้าบวกการสลายตัวบางครั้งมีคำอธิบายประกอบเป็นβ-การสลายตัวโปรตอนสลายตัวเป็นนิวตรอนโพซิตรอนและนิวตริโน องค์ประกอบหนึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นองค์ประกอบอื่นได้เมื่อนิวตรอนหนึ่งของมันเปลี่ยนเป็นโปรตอนผ่านเบต้าลบด้วยการสลายตัวหรือเมื่อโปรตอนตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนเป็นนิวตรอนผ่านเบต้าและการสลายตัว
การจับอิเล็กตรอน
โปรตอนยังสามารถเปลี่ยนเป็นนิวตรอนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการจับอิเล็กตรอนหรือ K-Capture เมื่อมีจำนวนโปรตอนมากเกินไปเมื่อเทียบกับจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสอิเล็กตรอนซึ่งมักจะมาจากเปลือกอิเล็กตรอนด้านในสุดดูเหมือนว่าจะตกอยู่ในนิวเคลียส จากข้อมูลของ Jacquelyn Yanch ศาสตราจารย์ในแผนกวิศวกรรมนิวเคลียร์ที่ Massachusetts Institute of Technology ในกระดาษปี 2001 "กลไกการสลายตัว"" ในการจับอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนวงโคจรถูกจับโดยนิวเคลียสของผู้ปกครองและผลิตภัณฑ์เป็นนิวเคลียสของลูกสาวและนิวตริโน "จำนวนอะตอมของนิวเคลียสลูกสาวที่เกิดขึ้นลดลง 1 แต่จำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดยังคงเหมือนเดิม
ฟิวชั่นนิวเคลียร์
แรงอ่อนแอมีบทบาทสำคัญในการหลอมรวมนิวเคลียร์ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการระเบิดของดวงอาทิตย์และเทอร์โมนิวเคลียร์ (ไฮโดรเจน) ขั้นตอนแรกในการฟิวชั่นไฮโดรเจนคือการทุบโปรตอนสองตัวพร้อมกับพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะการขับเคลื่อนร่วมกันที่พวกเขาประสบเนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้า หากอนุภาคทั้งสองสามารถนำมาใกล้กันได้แรงที่แข็งแกร่งสามารถผูกเข้าด้วยกัน สิ่งนี้สร้างฮีเลียมรูปแบบที่ไม่แน่นอน (2เขา) ซึ่งมีนิวเคลียสที่มีโปรตอนสองตัวซึ่งตรงข้ามกับรูปแบบฮีเลียมที่มั่นคง (4เขา) ซึ่งมีโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว
ขั้นตอนต่อไปคือที่ซึ่งกำลังอ่อนแอเข้ามาเล่น เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของโปรตอนหนึ่งในคู่หนึ่งได้รับการสลายตัวเบต้า หลังจากนั้นปฏิกิริยาที่ตามมาอื่น ๆ รวมถึงการก่อตัวระดับกลางและการหลอมรวมของ3ในที่สุดเขาก็สร้างความมั่นคง4เขา.
ทรัพยากรเพิ่มเติม
- เจฟเฟอร์สันแล็บ: ค่าใช้จ่ายที่อ่อนแอของโปรตอนกำหนดเป็นครั้งแรก
- Cern อธิบายไฟล์รุ่นมาตรฐาน,W BOSONและZ boson-
- หนึ่งความเคลื่อนไหวของไฮโดรเจนที่สลายตัวเป็นฮีเลียมสามารถดูได้ที่เว็บไซต์มหาวิทยาลัยเนบราสก้า-ลินคอล์น
