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¿Cuál es la interacción débil en la física?

La interacción débil – es una de las cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan toda la materia del universo. Los otros tres – la gravitación, el electromagnetismo y la interacción fuerte. Mientras que otras fuerzas mantener las cosas unidas, la fuerza débil juega un papel importante en su destrucción.

La interacción débil es la gravedad más fuerte, pero es eficaz sólo en distancias muy cortas. La fuerza actúa sobre el nivel subatómico, y juega un papel crucial para garantizar la energía de las estrellas y la creación de elementos. También es responsable de una gran parte de la radiación natural en el universo.

La teoría de Fermi

físico italiano Enrico Fermi en 1933, desarrolló una teoría para explicar la desintegración beta – el proceso de conversión de un neutrón en un protón y un desplazamiento de electrones, a menudo se hace referencia en este contexto, la partícula beta. Se define un nuevo tipo de poder, la llamada interacción débil, que fue responsable del colapso, el proceso fundamental de la transformación de un neutrón en un protón, un electrón y un neutrino, que más tarde fue identificado como antineutrinos.

Fermi inicialmente supuso que había una distancia de cero y el embrague. Dos partículas habían acostarse al forzar trabajados. Desde se hizo evidente que la interacción débil en realidad es una fuerza de atracción, que se manifiesta en una muy corta distancia, igual a 0,1% de un diámetro de protones.

fuerza electrodébil

La desintegración radiactiva de la fuerza débil es de aproximadamente 100 000 veces menor que el electromagnético. Sin embargo, ahora se sabe que es internamente electromagnética, y se cree que estos dos fenómenos claramente diferentes para representar una manifestación de una sola fuerza electrodébil. Esto se confirma por el hecho de que vienen juntos a energías más de 100 GeV.

A veces se dice que la interacción débil se manifiesta en la desintegración de las moléculas. Sin embargo las fuerzas mezhmolekulrnye son de naturaleza electrostática. Fueron descubiertos por Van der Waals y llevan su nombre.

El modelo estándar

La interacción débil en la física es parte del modelo estándar – la teoría de las partículas elementales, que describe la estructura fundamental de la materia, utilizando un conjunto de ecuaciones elegantes. Según este modelo las partículas elementales m. E. Eso no puede ser dividido en partes más pequeñas, son los bloques de construcción del universo.

Uno de tales partículas es quark. Los científicos no implican la existencia de algo más pequeño, pero todavía están buscando. Hay 6 tipos o variedades de quarks. Colocarlos en orden creciente de masa:

  • superior;
  • inferior;
  • país;
  • encantada;
  • preciosa;
  • verdadera.

En diversas combinaciones, forman una amplia variedad de tipos de partículas subatómicas. Por ejemplo, los protones y los neutrones – partículas grandes núcleo atómico – quark constar de tres cada uno. Dos superior e inferior comprenden protones. Superior y dos inferiores forman un neutrón. quark cambio de grado puede alterar protón en un neutrón, transformando así un elemento a otro.

Otro tipo de partícula es un Higgs. Estas partículas – interacción vectores, que consisten en haces de energía. Los fotones son un tipo de Higgs, gluones – la otra. Cada una de estas cuatro fuerzas es el resultado de la interacción de intercambio entre compañías. interacción fuerte es gluon y electromagnética – fotón. Graviton teóricamente es un portador de la fuerza de la gravedad, pero no se encontró.

W y Z bosones

interacción débil es mediada W- y Z bosones. Estas partículas fueron predichas por los premios Nobel Steven Weinberg, Sheldon Glashow Abdus Salam y en los años 60 del siglo pasado, y los encontraron en 1983 en el Centro Europeo de Investigación Nuclear CERN.

W-bosones están cargadas eléctricamente y se denotan por W + (cargado positivamente) y W (cargado negativamente). W-Higgs altera la composición de las partículas. Emitting cargado eléctricamente bosón W, quark fuerza débil cambia la calificación, convirtiendo un protón en un neutrón o viceversa. Esto es lo que causa la fusión nuclear y hace que las estrellas queman.

Esta reacción crea elementos más pesados que finalmente expulsadas al espacio por explosiones de supernovas, para convertirse en los bloques de construcción de planetas, plantas, personas y todo lo demás en el mundo.

corriente de neutro

Z-Higgs es neutral y tiene una corriente de neutro débil. Su interacción con las partículas es difícil de detectar. búsquedas experimentales para la W y Z bosones en la década de 1960 llevaron a los científicos a la teoría, la combinación de la electromagnética y la fuerza débil en una sola "electrodébil". Sin embargo, la teoría exigía que las partículas portadoras no tener peso, pero los científicos han sabido que la teoría bosón W debe ser pesada para explicar su corto alcance. Los teóricos peso W llevado en cuenta mecanismo invisible llamado mecanismo de Higgs que prevé la existencia Higgs.

En 2012, el CERN anunció que los científicos que utilizan mayor acelerador del mundo – el Gran Colisionador de Hadrones – observaron una nueva partícula, "el bosón de Higgs apropiado."

la desintegración beta

interacción débil se manifiesta en β-decaimiento – un proceso en el que un protón se convierte en un neutrón y viceversa. Se produce cuando un núcleo con demasiados neutrones o protones uno de ellos convierte a la otra.

la desintegración beta se puede hacer en una de dos maneras:

  1. Cuando la desintegración beta-menos, a veces escrito como β decaimiento, de neutrones dividida en un protón y un antineutrino de electrones.
  2. interacción débil se manifiesta por la desintegración de los núcleos atómicos, a veces escrito como β + decaimiento, cuando el protón se divide en un neutrón y de positrones neutrinos.

Uno de los elementos pueden girar en la otra, cuando uno de sus neutrones transforma espontáneamente en un protón a través de la desintegración beta negativa, o cuando uno de sus protones transforma espontáneamente en un neutrón través β + decadencia.

doble desintegración beta se produce cuando un núcleo 2 al mismo tiempo transforma en un versa protones neutrones 2 o vice, por lo que la emite electrones antineutrinos 2 2 y beta partículas. En el hipotético sin neutrinos doble desintegración beta de neutrinos están formados.

La captura de electrones

De protones se puede convertir en un neutrón a través de un proceso llamado de captura de electrones o K-captura. Cuando el núcleo tiene un exceso número de protones en relación con el número de neutrones, electrones, por lo general desde el interior de la capa de electrones como caer en el núcleo. orbitales electrónicos capturados núcleo de origen, los productos que son el núcleo hijo y neutrinos. El número atómico del núcleo hijo obtenido se decrementa en 1, pero el número total de protones y neutrones sigue siendo el mismo.

reacción termonuclear

La interacción débil está implicado en la fusión nuclear – la reacción que suministra la energía de la bomba de sol y termonuclear (hidrógeno).

El primer paso en la fusión del hidrógeno es una colisión de dos protones con fuerza suficiente para superar la repulsión mutua sentida por ellos debido a su interacción electromagnética.

Si las dos partículas están dispuestos cerca uno del otro, una fuerte interacción puede asociarlos. Esto crea una forma inestable de helio (2 He), que tiene un núcleo con dos protones, a diferencia de la forma estable (No 4), que tiene dos protones y dos neutrones.

En la siguiente etapa entra en juego la interacción débil. Debido al exceso de protones uno de ellos sufre desintegración beta. Después de eso, la otra reacción, incluyendo la formación intermedia y la fusión de 3 Con el tiempo se forma un estable 4 He.