слабото взаимодействие
1. слабото взаимодействие - един от четирите основни взаимодействия
2. Свойства на слабото взаимодействие
3. История на изследване
4. Ролята на природата
Списък на използваната литература
1. слабото взаимодействие - един от четирите основни взаимодействия
Слабата взаимодействието, или слаба ядрена сила - един от четирите основни взаимодействия на природата. Той е отговорен по-специално за бета разпад на ядрата. Това взаимодействие се нарича слаб, тъй като двата други взаимодействия важни за ядрена физика (силна и електромагнитни), характеризираща се с много по-голяма интензивност. Въпреки това, той е много по-силна от една четвърт от фундаменталните взаимодействия, гравитацията. Силите на слабо взаимодействие не е достатъчно да задържи частици близо един до друг (т.е., образуващи свързано състояние). Тя може да се проявява само в упадък и взаимни трансформации на частици.
Слаба взаимодействие е кратък - е показано на разстояния по-малки от размера на атомните ядра (характерен радиус взаимодействие на 2 · 10 # 63; 18 m).
Вектор слабо взаимодействие са векторни бозони. и. Разграничение взаимодействие на така наречените слаби токове на заредени и неутрални слаби токове. Взаимодействието на заредените токове (с помощта на заредени бозони) води до промяна в такса частици и да превърне някои лептони кварк и други лептони и кварки. Взаимодействие неутрални токове (включваща неутрален бозон) не се променя тарифите на частиците и превежда лептони и извара в една и съща частица.
За първи път се наблюдават слаби взаимодействия, когато в упадъка на атомните ядра. И, както се оказа, тези разпада са свързани с трансформации на протона в неутрон в ядро и обратно на:
р> п + + + NE д, п> р + е + д,
където п - протон, e - - електрон, п # 63 неутрони, стр на Е - електронен антинеутрино.
Начални частици могат да бъдат разделени в три групи:
1) фотони; Тази група се състои от само един частиците - фотон - квантов на електромагнитно лъчение;
. 2) лептони (от гръцки "Лептос" - светлина), които участват само в електромагнитните и слабите взаимодействия. Чрез лептони са електрон и мюон неутрино, електрон, мюоните и отвори в 1975 тежка лептонен - лептонен или Thaon, с маса от около 3487me, както и техните съответни античастици. Заглавие лептони дължи на факта, че масите на първия известни лептони са по-малко от теглото на всички други частици. Той също така се отнася лептони Thaon неутрино, чието съществуване неотдавна също така е установено;
. 3) адрони (от гръцки "Adros" - голям, силен). Адрони проявяват силно взаимодействие, заедно с електромагнитното и слабите. От обсъдени по-горе частици, те включват протони, неутрони, пиони и каоните.
2. Свойства на слабото взаимодействие
Наблюдава се слабо взаимодействие има характерни свойства:
1. В слабото взаимодействие включва всички основни фермиони (лептони и кварки). Фермиони (от името на италиански физика Ферми) - елементарни частици, атомни ядра, атоми, имащи половин цяло число от своя собствена скорост. Примери на фермиони: извара (те образуват протони и неутрони, които също са фермиони), лептони (електрони, мюони, тау лептони, неутрино). Тази уникална взаимодействие, в която на неутриното участва (с изключение на гравитацията, е пренебрежимо малка в лабораторията), което обяснява огромно проникваща способност на тези частици. Слаба взаимодействие позволява лептони извара и античастици обмен на енергия, маса, електрически заряд и квантово число - т.е. превръща в друг.
2. Слаба взаимодействие получава името си от факта, че неговата характеристика интензитет е много по-ниска от тази на електромагнитно. В физиката на частиците, интензивността на взаимодействието обикновено се характеризира скорост на процеси, причинени от това взаимодействие. Процесите протичат по-бързо, по-висока интензивност на взаимодействието. В енергии на взаимодействие частици от порядъка на 1 GeV характеристика скорост на процесите, причинени от слабото взаимодействие, е около 10 # 63; 10, около 11 порядъка по-голям, отколкото за електромагнитни процеси, т.е. обработва слаб - е изключително бавен процес.
3. Друга характеристика на интензивността на взаимодействието е средната свободен пътя на частици в средата. По този начин, за да се спре поради силното взаимодействие на летящата Hadron изисква желязо плоча с дебелина няколко сантиметра. В същото време, неутрино, която участва само в слабите взаимодействия могат да летят през дебелината на плочата в милиарди километри.
4. слабо взаимодействие е много близко разстояние - около 2 · 10-18 m (това е приблизително 1000 пъти по-малък размер на ядрото). Именно поради тази причина, въпреки факта, че слабото взаимодействие е много по-силна гравитационна радиус на действие, който не се ограничава, тя играе много по-малка роля. Например, дори за ядра на разстояние от 10 # 63; 10 m, слабото взаимодействие е по-слаба, не само електромагнитна но също гравитационно.
5. Интензитетът на слаби процеси значително зависи от енергията на взаимодействащи частици. Колкото по-голяма енергия, толкова по-голяма интензивност. Например, в Sile слаба енергия взаимодействие неутрони покой е равна на около 1 GeV, тя се разпада при около 103, и L- hyperon, чиято маса е сто пъти по-голяма - повече от 10 # 63; 10. Същото важи и за високо-енергийна неутрино взаимодействие напречно сечение на неутрино нуклон с 100 GeV шест порядъка по-голяма от тази на неутрина с енергия от около 1 MeV. Въпреки това, при енергии на няколко стотин GeV (центъра на масата на частиците се сблъскват) става слаба сила взаимодействие сравнима с енергията на електромагнитното взаимодействие, при което те могат да бъдат описани като единна начин електрослабата взаимодействие. Във физиката на частиците електрослабата взаимодействие е общо описание на два от четирите основни взаимодействия: слабо взаимодействие и електромагнитни взаимодействие. Въпреки, че тези две взаимодействия са много различни конвенционалния ниска енергия, на теория, те са представени като две различни прояви на взаимодействието. те са съединени в една електрослабата взаимодействие при енергии над енергията на свързване (от порядъка на 100 GeV). Електрослабите взаимодействие - взаимодействие, което включва извара и лептони, излъчване и поглъщане на фотони или тежки междинни векторни бозони W +, W-, Z0. Е. инча описан от теория габарит с спонтанно разбито симетрия.
6. слабото взаимодействие е единственият, на фундаменталните взаимодействия, което не го прави закона за запазване на паритет, което означава, че законите, които подлежат на слаби процеси, промяна в огледален размисъл система. Parity нарушение на закона за запазване води до факта, че слабото взаимодействие остава само изложени частици (въртене, която е насочена противоположно пулс), но не и дясната (което е codirectional с инерцията на спин) и обратно заместник: полето античастици взаимодействат слабата начин, но оставя - инертен.
Операция на пространствения инверсия е да се превърне P
Операция P променя подпише всеки полярен вектор
Функционирането на системата за пространствена инверсия в огледало-симетричен. Огледална симетрия се наблюдава в процесите под въздействието на силни и електромагнитните взаимодействия. Огледална симетрия в тези процеси е, че огледално симетрични държавни преходи са изпълнени с еднаква вероятност.
1957 # 63; Ян Chzhennin, Li Tszundao спечели Нобелова награда по физика. За по-задълбочени проучвания на така наречените закони паритетни което доведе до важни открития в областта на елементарните частици.
7. В допълнение към пространственото паритета, слабото взаимодействие не съхранява добре и комбинирани пространство-такса-паритет, който е само един от най-известните взаимодействия нарушава принципа на CP-инвариантност.
Заредете симетрия означава, че ако има някакъв процес, включващ частици, след това за замяната им с античастица (зареждане конюгация), процесът също така да съществуват и да се образува с еднаква вероятност. Заредете симетрия отсъства в процеси, включващи неутрино и antineutrinos. В природата има левичар само с дясната ръка неутрино и antineutrinos. Ако всеки един от тези частици (за определеност, считаме електронен неутрино и антинеутрино СИ д) при спазване на работата на такса свързване, те ще отидат за съществуващите обекти с номера лептонни и спирала.
По този начин, в слабите взаимодействия нарушават Р, така и C-инвариантност. Въпреки това, ако над неутрино (антинеутрино) изпълнява две последователни операции # 63; Р и C_preobrazovaniya (цел на операциите не е важно), а след това отново получаваме неутрино, които съществуват в природата. Последователността на операциите и (или обратно) се нарича CP-реализация. Резултат CP_preobra-mations (комбинирана инверсия) и д NE следното:
Така неутрино и antineutrinos операция, се превръща в античастици на частиците не се зарежда операция конюгиране и СР-реализация.
3. История на изследване
Проучването на слабите взаимодействия продължило дълго време.
През 1896 г. Бекерел открива, че урановите соли излъчват проникващи лъчения (в упадъка на торий). Това беше началото на проучването на слабите взаимодействия.
През 1930, Pauli хипотеза, че когато в разпад, заедно с електрони (д) излъчваната светлина неутрални частици # 63; неутрино (област).
През същата година Fermi предполага, че квантовата теория на полето в разпад. Неутронна гниене (п) е резултат от взаимодействието на две течения: ток адронен неутрон се превръща в протон (р), лептон - произвежда двойка електрони + неутрино.
През 1956 г., Рейнс е първият наблюдава реакцията ЕП> NE + експерименти в околността на ядрен реактор.
Лий и Ян обясни парадокса в разпада на К + мезони (р
и тайна) # 63; гниене 2 и 3 Пион. Тя е свързана с паритет нарушение. Огледало асиметрия наблюдава в ядрата на гниене, разпадането на мюони, пиони, К-мезони и хипероните.
През 1957 г. godu Гел-Ман, Файнман, Маршак, Сударшан предложи универсална теория слабо взаимодействие въз основа на структурата на извара, адрони. Тази теория, наречен V-A теория е довело до описанието на слабо взаимодействие чрез Файнман диаграми.
В същото време са открити принципно нови явления: CP нарушение и неутрални токове.
През 1960 г. Шелдън Глашоу, Стивън Уайнбърг и Абдус Салам въз основа на утвърдена от времето на квантовата теория поле е теория на електрослабите взаимодействия, които съчетават слаб и eektromagnitnoe взаимодействие. Те бяха въведени от полетата с междурелсие и квантите на тези полета - векторни бозони. и като носители на слабото vzaimodestviya. Освен това, беше предсказал съществуването на неизвестни досега slabyhneytralnyh течения. Тези течения са открити експериментално през 1973 г. в изследването на еластичната разсейването на неутрино и antineutrinos на нуклоните.
4. Ролята на природата
слаба ядрена сила
Според теорията на Ферми, електрона и неутриното (по-точно: антинеутрино), излъчвана от б-радиоактивни ядра не са налице преди, и се случи по време на разпад.
В допълнение към ядрен синтез реакции, слабо взаимодействие може да доведе до разпадане и масивни частици в запалката. Този тип разпад се нарича слабо затихване. По-специално, именно поради тази концентрация разпад частици като мюони, р-мезони, странни и очаровани частици са незначителни в природата. Факт е, че за разлика от други видове фундаментални взаимодействия, слабото взаимодействие не е предмет на определени забрани, което позволява на заредените лептони превръщат в неутрино и кварките на вкусови кварки в друг вкус.
Важен специален случай на слаб гниене е бета разпад на неутрона, в който неутронна може спонтанно да се превърне в протон, електрон и антинеутрино електрон. Въпреки това, както е добре известно, интензитетът на слабите разпада намалява с намаляване на енергия, така характеристика на неутронния полуживот е достатъчно голям - около 103, а в А hyperon, енергия се освобождава по време на разпадане, което е 100 пъти по-дълъг живот на само за 10 # 63; 10.
Въпреки кратко време и относителната незначителни слабото взаимодействие е важно за редица природни процеси. По-специално, това слабо взаимодействие причинени от потока на реакцията на синтез, който е основният източник на енергия на по-голямата част от звезди, включително слънцето, - синтеза реакция хелий-4 протони на четири с две позитрон емисии две неутрино. Важна роля в еволюцията на звездите играят и други процеси, придружени от емисиите на неутрино и поради наличието на слаба взаимодействие. Такива процеси определят загубата на енергия в много горещи звезди, както и експлозията на супернова, придружен от образуването на пулсари. Pulsamr - Space радио източник (пулсар), оптични (оптичен пулсар), рентгенова (рентгенова пулсар) и / или гама (у пулсар) радиация достигне земята под формата на периодични импулси (импулси).
Ако беше възможно да се "изключи" в Слънчев .. след това се погасява Sun, т.е.. к. протон би било невъзможно процес на преобразуване (р) в неутрона (п), позитрон (д +), неутрино и (п). В резултат на този процес, "прегаряне" на водород в Слънцето и четири протоните се превръща в хелий ядро, състояща се от два протона и два неутрони. Този процес служи като източник на енергия като слънцето, а по-голямата част от звезди.
Списък на използваната литература
1. Novozhilov Yu.V. Въведение в теорията на елементарните частици. Наука, Москва, 1972
2. костур Б. слабото взаимодействие на елементарните частици. М. Fizmatgiz 1963
Поставен Allbest.ru