Vad du behöver veta om den svaga styrkan

Den svaga kärnkraften är en av de fyra grundläggande krafterna i fysik genom vilka partiklar interagerar med varandra, tillsammans med den starka kraften, tyngdkraften och elektromagnetismen. Jämfört med både elektromagnetism och den starka kärnkraften har den svaga kärnkraften en mycket svagare intensitet, varför den har namnet svag kärnkraft. Teorin om den svaga kraften föreslogs först av Enrico Fermi 1933 och var den tiden känd som Fermis interaktion. Den svaga kraften medieras av två typer av mätbosoner: Z boson och W boson.

Exempel på svaga kärnkraft

Den svaga interaktionen spelar en nyckelroll i radioaktivt förfall, kränkning av både paritetssymmetri och CP-symmetri och förändring av smaken på kvarkar (som i beta-förfall). Teorin som beskriver den svaga kraften kallas kvantflavourdynamik (QFD), vilket är analogt med kvantkromodynamik (QCD) för den starka kraften och kvantelektrodynamik (QFD) för den elektromagnetiska kraften. Elektrosvag teori (EWT) är den mest populära modellen för kärnkraften.

Den svaga kärnkraften kallas också den svaga kraften, den svaga kärnkraftsinteraktionen och den svaga växelverkan.

Egenskaper för svag interaktion

Den svaga kraften skiljer sig från de andra krafterna eftersom:

• Det är den enda kraften som bryter mot paritetssymmetri (P).
• Det är den enda kraften som bryter mot laddningsparitetssymmetri (CP).
• Det är den enda interaktionen som kan förändra en typ av kvark till en annan eller dess smak.
• Den svaga kraften förökas av bärarpartiklar som har betydande massor (cirka 90 GeV / c).

Det viktiga kvantantalet för partiklar i den svaga interaktionen är en fysisk egenskap som kallas den svaga isospinen, vilket motsvarar den roll som den elektriska rotationen spelar i den elektromagnetiska kraften och färgladdningen i den starka kraften. Detta är en bevarad mängd, vilket innebär att varje svag interaktion har en total isospinsumma i slutet av interaktionen som den hade i början av interaktionen.

Följande partiklar har ett svagt isospin på +1/2:

• elektronneutrino
• muon neutrino
• tau neutrino
• upp kvarken
• charm quark
• toppkvark

Följande partiklar har ett svagt isospin av -1/2:

• elektron
• muon
• tau
• ner kvarken
• konstig kvark
• bottenkvarken

Z-boson och W-boson är båda mycket mer massiva än de andra mätbosonerna som medlar de andra krafterna (foton för elektromagnetism och gluon för den starka kärnkraften). Partiklarna är så massiva att de förfaller mycket snabbt under de flesta omständigheter.

Den svaga kraften har förenats tillsammans med den elektromagnetiska kraften som en enda grundläggande elektrockkraft, som manifesterar sig med hög energi (som de som finns i partikelacceleratorer). Detta föreningsarbete fick Nobelpriset i fysik 1979, och ytterligare arbete med att bevisa att de matematiska grunderna för elkraftkraften var renormaliserbara fick 1999 Nobelpriset i fysik.

Redigerad av Anne Marie Helmenstine, Ph.D.