Რა არის სუსტი ურთიერთქმედების ფიზიკაში?

სუსტ ურთიერთქმედება ერთ-ერთია იმ ოთხი ფუნდამენტური ძალებისგან, რომლებიც სამყაროს ყველა საკითხს მართავენ. დანარჩენი სამი სიმძიმის, ელექტრომაგნიტური და ძლიერი ურთიერთქმედებაა. მიუხედავად იმისა, რომ სხვა ძალები იკრიბებიან, სუსტი ძალა დიდ როლს ასრულებს მათ განადგურებაში.

სუსტი ურთიერთქმედება უფრო ძლიერია, ვიდრე სიმძიმის, მაგრამ ეფექტურია მხოლოდ ძალიან მცირე დისტანციებზე. ძალა მოქმედებს სუბატომიურ დონეზე და გადამწყვეტ როლს ასრულებს ვარსკვლავების ენერგიასა და ელემენტების შექმნის საქმეში. იგი ასევე პასუხისმგებელია ბუნების უმეტესი ბუნებრივი რადიაციით.

Fermi თეორია

იტალიის ფიზიკოსი ენრიკო ფერმიმ 1933 წელს შეიმუშავა თეორია ბეტა- ს დეგრადაციისთვის - ნეტონის კონცენტრაციის პროტონში გადაკეთებისა და ელექტრონის გადაადგილების პროცესი, რომელიც ხშირად აღნიშნულია კონტექსტში, როგორც ბეტა ნაწილაკი. მან განისაზღვრა ახალი ტიპის ძალა, ე.წ. სუსტი ურთიერთქმედება, რომელიც პასუხისმგებელი იყო ნეირონების გარდაქმნის ფუნდამენტური პროცესი პროტონში, ნეიტრინოსა და ელექტრონზე, რომელიც შემდგომში განისაზღვრა ანტიინტრინონის სახით.

Fermi თავდაპირველად ვივარაუდოთ, რომ იყო ნულოვანი მანძილი და ძალაუფლება. ორი ნაწილაკები უნდა მოვიდნენ კონტაქტში, ისე, რომ ძალით მუშაობდნენ. მას შემდეგ აღმოჩნდა, რომ სუსტი ურთიერთქმედება ფაქტიურად მიმზიდველი ძალაა, რომელიც პროტონული დიამეტრის 0.1% უდრის ძალიან მოკლე მანძილს.

ელექტროენერგიის ძალა

რადიოაქტიური დასნებით, სუსტი ძალა დაახლოებით 100,000 ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ელექტრომაგნიტური. მიუხედავად ამისა, ახლა ცნობილია, რომ ეს არის იგულისხმება ელექტრომაგნიტური ერთი, და ეს ორი აშკარად განსხვავებული მოვლენები წარმოადგენენ ერთ ელექტროევროპული ძალის გამოვლინებას. ეს დადასტურებულია იმით, რომ ისინი გაერთიანდებიან 100 GeV- ზე მეტი ენერგიით.

ზოგჯერ ნათქვამია, რომ სუსტი ურთიერთქმედება მოლეკულების ცდომილებაში გამოიხატება. თუმცა, ინტერმოლეკულურ ძალებს აქვს ელექტროსტატიკური ხასიათი. ისინი აღმოაჩინეს ვან დერ ვალის მიერ და მისი სახელი მოიტანეს.

სტანდარტული მოდელი

ფიზიკის სუსტი ურთიერთქმედება არის სტანდარტული მოდელის ნაწილი - ელემენტარული ნაწილაკების თეორია, რომელიც აღწერს საკითხის ფუნდამენტურ სტრუქტურას, ელეგანტური განტოლების კომპლექტის გამოყენებით. ამ მოდელის მიხედვით, ელემენტარული ნაწილაკები, რაც არ უნდა დაიყოს პატარა ნაწილებად, არის სამყაროს შენობის ბლოკები.

ერთი ასეთი ნაწილაკი არის quark. მეცნიერები ველოდებით რაიმე ნაკლებად არსებობას, მაგრამ ისინი კვლავ ეძებენ. არსებობს ექვსი ტიპის ან quarks of ჯიშები. ჩვენ ვაპირებთ მათ გაზრდა მასობრივი:

• ზემო;
• ქვედა;
• უცნაური;
• მოსიყვარულე;
• Adorable;
• მართალია.

სხვადასხვა კომბინაციებში ისინი ქმნიან სხვადასხვა სახის სუბატომიურ ნაწილაკებს. მაგალითად, პროტონები და ნეიტრონები - ატომური ბირთვების დიდი ნაწილაკები - სამი quarks of consistist. ორი ზედა და ქვედა წარმოადგენს პროტონს. ზედა და ორ ქვედა ფორმას ნეიტრონი. კვარტის ხარისხის შეცვლის შედეგად პროტონს ნეიტრონს შეუძლია შეცვალოს, რითაც სხვა ელემენტად გარდაქმნის.

სხვა ტიპის ელემენტარული ნაწილაკები არის BOSON. ეს ნაწილაკები ურთიერთქმედების მატარებლები არიან, რომლებიც შედგება ენერგიის სხივებისგან . ფოტონები არის ერთი ტიპის boson, gluons კიდევ ერთი. თითოეული ეს ოთხი ძალები ურთიერთქმედების ვექტორების გაცვლას წარმოადგენს. ძლიერი ურთიერთქმედების ხორციელდება gluon და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების photon. Graviton არის თეორიულად გადამზიდავი სიმძიმის, მაგრამ ეს არ იყო ნაპოვნი.

W და Z bosons

სუსტი ურთიერთქმედება ხორციელდება W და Z bosons- ის მიერ. ეს ნაწილაკები იწინასწარმეტყველა ნობელის პრემიის ლაურეატებმა სტივენ ვეინბერგმა, შელდონ სალამმა და აბდუს გლეშავამ გასული საუკუნის 60-იან წლებში და აღმოაჩინეს 1983 წელს ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაციის CERN- ის მიერ.

W- ბოზონები ელექტრონულად დამუხტულია და აღინიშნება სიმბოლოების W ⁺ (დადებითად ბრალი) და W- (უარყოფითად) სიმბოლოები. W-boson ცვლის ნაწილაკების შემადგენლობას. ელექტრონულად დამონტაჟებული W-BOSON- ის მეშვეობით, სუსტი ძალა ცვლის ქვაროს კლასს, გადააქვს პროტონული ნეიტრონის ან პირიქით. ეს არის ის, რაც იწვევს ბირთვულ გაერთიანებას და ვარსკვლავებს იწვის.

ეს რეაქცია ქმნის მძიმე ელემენტებს, რომლებიც საბოლოო ჯამში კოსმოსურ სივრცეში აფეთქებდნენ, რათა გახდეს პლანეტების, მცენარეთა, ადამიანისა და დედამიწის სხვა ყველაფერი.

ნეიტრალური მიმდინარე

Z- ბოზონი ნეიტრალურია და სუსტ ნეიტრალურ მიმდინარეობას ახორციელებს. მისი ურთიერთქმედება ნაწილაკებთან რთულია. 1960-იან წლებში W- და Z- ბოზონებისთვის ექსპერიმენტული კვლევები მეცნიერებს მიმართავდნენ თეორია, რომელიც ელექტრომაგნიტურ და სუსტ ძალას ერთ ელექტროევროკად აერთიანებს. თუმცა, თეორიულად საჭიროა გადამზიდავი ნაწილაკები უნაყოფო და მეცნიერებმა იცოდნენ, რომ თეორიულად W-BOSON უნდა იყოს მძიმე, რათა ახსნას თავისი მოკლე დიაპაზონი. თეორეტიკოსებმა W- ის მასა მიანიჭეს უხილავ მექანიზმს, რომელსაც ჰიგსის მექანიზმი უწოდა, რომელიც ითვალისწინებს ჰიგსის ბოზონის არსებობას.

2012 წელს CERN- მა განაცხადა, რომ მეცნიერები იყენებენ მსოფლიოს უდიდეს აჩქარებულს - დიდმა ჰადრონ კოლაიდერმა - შეიმუშავა ახალი ნაწილაკი "ჰიგსის ბოზონის შესაბამისი".

Beta decay

სუსტ ურთიერთქმედება აისახება β-decay- ში, რომლის დროსაც პროტონი გარდაიქმნება ნეიტრონთან და პირიქით. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ბირთვში ძალიან ბევრი ნეიტრონები ან პროტონები, ერთი მათგანი გარდაიქმნება სხვა.

Beta decay შეიძლება განხორციელდეს ერთი ორი გზა:

1. მინუს ბეტა დეკის დროს, ზოგჯერ ბი ^- დეკის დროს დაწერილი, ნეიტრონი გაყოფილია პროტონში, ანტინეტრინოზსა და ელექტრონზე.
2. სუსტი ურთიერთქმედება აისახება ატომური ბირთვების დაზიანებისას, ზოგჯერ β ⁺ გრადუსით დაწერილი, როდესაც პროტონი ნეიტრონებს, ნეიტრინოებსა და პასიტრონებს იყოფა.

ერთ-ერთ ელემენტად შეიძლება გადავიდეს მეორე, როდესაც მისი ნეიტრონების სპონტანურად გადაქცევა პროტონის მეშვეობით მინუს ბეტა დეშიდან, ან როდესაც მისი პროტონებით სპონტანურად გადაქცევა ნეიტრონების გზით β ⁺ გრიპის მეშვეობით.

ორმაგი ბეტა დაშლა ხდება მაშინ, როდესაც ბირთვში 2 პროტონია ერთდროულად 2 ნეიტრონით ან პირიქით გარდაიქმნება, რის შედეგადაც 2 ელექტრონული ანტიინოტრინოსი და 2 ბეტა ნაწილაკები წარმოიქმნება. ჰიპოთეტური ნეიტრინოლისებური ორმაგი ბეტა ცრემლი, ნეიტრინოები არ ქმნიან.

ელექტრონული გადაღება

პროტონმა შეიძლება ნეიტრონად გადაიქცეს პროცესი, რომელსაც ეწოდება ელექტრონები ან K- გადაღება. როდესაც ბირთვში პროტონების გადაჭარბებული რაოდენობა ნეიტრონების რიცხვს უკავშირდება, ელექტრონი, როგორც წესი, შიდა ბირთვში შედის ბირთვებში. დედამიწის ბირთვული ელექტრონების ბირთვი აკრძალულია დედის ბირთვიდან, რომელთა პროდუქტებია ქალი ბირთვი და ნეიტრინო. მიღებული ქალიშვილის ბირთვიდან ატომური რიცხვი 1-ით მცირდება, მაგრამ პროტონების და ნეიტრონების საერთო რაოდენობა იგივეა.

თერმობირთვული რეაქცია

სუსტი ურთიერთქმედება მონაწილეობს ბირთვულ სინთეზში - რეაქცია, რომელიც მზისა და თერმობირთვული (წყალბადის) ბომბების ენერგიურს აწვდის.

წყალბადის შერწყმის პირველ ეტაპზე ორი პროტონების შეჯერება არის საკმარისი ძალა, რათა მათ შეძლონ ურთიერთქმედების გამოვლენა, რადგან ისინი განიცდიან ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებას.

თუ ორივე ნაწილაკები ერთმანეთთან ახლოს არიან, ძლიერი ურთიერთქმედება მათ შეუძლიათ. ეს ქმნის არასტაბილურ ფორმას ჰელიუმს ( ² მას), რომელსაც გააჩნია ორი პროტონის ბირთვი, განსხვავებით სტაბილური ფორმისგან ( ⁴ ის), რომელსაც ორი ნეიტრონი და ორი პროტონი აქვს.

მომდევნო ეტაპზე სუსტი ურთიერთქმედების თამაში შემოდის. პროტონების გადამეტების გამო, ერთი მათგანი ბეტა ცრემლს განიცდის. ამის შემდეგ, სხვა რეაქციები, მათ შორის შუალედური ფორმირება და შერწყმა ³ ის, საბოლოოდ ქმნის სტაბილურ ⁴ მას.