Vad du behöver veta om den svaga styrkan

Den svaga kärnkraften är en av fyra fysiska grundkrafter genom vilka partiklar interagerar med varandra, tillsammans med den starka kraften, tyngdkraften och elektromagnetismen. Jämfört med båda 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 förmedlas av två typer av mätare bosoner: Z boson och W boson.

Den svaga interaktionen spelar en nyckelroll i radioaktivt avfall, brott mot både paritetssymmetri och CP-symmetri och ändra smaken på kvarkar (som i beta-förfall). Teorin som beskriver den svaga kraften kallas kvantflavourdynamik (QFD), som är analog med kvantkromodynamik (QCD) för den starka kraften och kvantelektrodynamik (QFD) för den elektromagnetiska tvinga. El-svag teori (EWT) är den populärare modellen för kärnkraften.

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

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 känd som den svaga isospinen, vilken motsvarar den roll som elektrisk snurr spelar i den elektromagnetiska kraften och färgladdningen i den starka kraften. Detta är en bevarad mängd, vilket innebär att varje svag interaktion kommer att ha en total isospinsumma i slutet av interaktionen som den hade i början av interaktionen.

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

• elektron neutrino
• 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 manifesteras med hög energi (som de som finns i partikelacceleratorer). Detta föreningsarbete fick Nobelpriset i fysik 1979 och ytterligare arbete med att bevisa att matematiska grunder för elektrockkraften kunde renormaliseras fick 1999 års Nobelpris Fysik.

Redigerad av Anne Marie Helmenstine, Ph. D.