Ang mahinang puwersa ay isa sa apat na pangunahing puwersa na namamahala sa lahat ng bagay sa uniberso. Ang iba pang tatlo ay gravity, electromagnetism, at ang malakas na puwersa. Habang pinagsasama-sama ng ibang pwersa ang mga bagay, malaking bahagi ang mahinang puwersa sa pagsira sa mga ito.
Ang mahinang puwersa ay mas malakas kaysa sa gravity, ngunit ito ay epektibo lamang sa napakaliit na distansya. Gumagana ang Force sa subatomic level at gumaganap ng kritikal na papel sa pagbibigay ng enerhiya sa mga bituin at paglikha ng mga elemento. Ito rin ang responsable para sa karamihan ng natural na radiation sa uniberso.
Teoryang Fermi
Italian physicist Enrico Fermi ay bumuo ng isang teorya noong 1933 upang ipaliwanag ang beta decay, ang proseso ng pag-convert ng neutron sa isang proton at pagpapaalis ng isang electron, na kadalasang tinutukoy sa kontekstong ito bilang isang beta particle. Tinukoy niya ang isang bagong uri ng puwersa, ang tinatawag na mahinang puwersa, na siyang responsable sa pagkabulok, ang pangunahing proseso ng pagbabago ng isang neutron sa isang proton, isang neutrino at isang elektron, na kalaunan ay nakilala bilang isang antineutrino.
Fermi sa orihinalipinapalagay na walang distansya at pagdirikit. Ang dalawang particle ay kailangang magkadikit para gumana ang puwersa. Mula noon ay ipinahayag na ang mahinang puwersa ay talagang isang kaakit-akit na puwersa na nagpapakita ng sarili sa isang napakaikling distansya, katumbas ng 0.1% ng diameter ng isang proton.
Electrowweak force
Sa mga radioactive decay, ang mahinang puwersa ay humigit-kumulang 100,000 beses na mas maliit kaysa sa electromagnetic force. Gayunpaman, ito ay kilala na ngayon na intrinsically katumbas ng electromagnetic, at ang dalawang ito ay tila natatanging phenomena ay naisip na mga manifestations ng isang solong electroweak na puwersa. Kinumpirma ito ng katotohanang nagsasama-sama ang mga ito sa mga enerhiyang higit sa 100 GeV.
Minsan sinasabi nila na ang mahinang interaksyon ay makikita sa pagkabulok ng mga molekula. Gayunpaman, ang mga puwersa ng intermolecular ay isang electrostatic na kalikasan. Natuklasan sila ni van der Waals at taglay ang kanyang pangalan.
Standard Model
Ang mahinang interaksyon sa pisika ay bahagi ng karaniwang modelo - ang teorya ng elementarya na mga particle, na naglalarawan sa pangunahing istruktura ng bagay gamit ang isang hanay ng mga eleganteng equation. Ayon sa modelong ito, ang mga elementarya na particle, iyon ay, ang hindi mahahati sa mas maliliit na bahagi, ay ang mga bloke ng gusali ng uniberso.
Isa sa mga particle na ito ay ang quark. Ang mga siyentipiko ay hindi ipinapalagay ang pagkakaroon ng anumang mas mababa, ngunit sila ay naghahanap pa rin. Mayroong 6 na uri o uri ng quark. Ayusin natin silamass increase:
- top;
- ibaba;
- kakaiba;
- enchanted;
- adorable;
- totoo.
Sa iba't ibang kumbinasyon, bumubuo sila ng maraming iba't ibang uri ng mga subatomic na particle. Halimbawa, ang mga proton at neutron - malalaking particle ng atomic nucleus - bawat isa ay binubuo ng tatlong quark. Ang dalawang itaas at ibaba ay bumubuo ng isang proton. Ang isa sa itaas at dalawang ibaba ay bumubuo ng isang neutron. Ang pagpapalit ng uri ng quark ay maaaring magpalit ng isang proton sa isang neutron, at sa gayon ay gawing isa pa ang isang elemento.
Ang isa pang uri ng elementarya na particle ay boson. Ang mga particle na ito ay mga carrier ng pakikipag-ugnayan, na binubuo ng mga energy beam. Ang mga photon ay isang uri ng boson, ang mga gluon ay isa pa. Ang bawat isa sa apat na puwersang ito ay resulta ng pagpapalitan ng mga carrier ng pakikipag-ugnayan. Ang malakas na pakikipag-ugnayan ay isinasagawa ng gluon, at ang electromagnetic na pakikipag-ugnayan ng photon. Ang graviton ay theoretically ang carrier ng gravity, ngunit hindi ito natagpuan.
W- at Z-boson
Ang mahinang pakikipag-ugnayan ay dala ng W- at Z-boson. Ang mga particle na ito ay hinulaan ng mga Nobel laureates na sina Steven Weinberg, Sheldon Salam at Abdus Gleshow noong 1960s at natuklasan noong 1983 sa European Organization for Nuclear Research CERN.
AngW-boson ay de-kuryenteng naka-charge at tinutukoy ng mga simbolo na W+ (positibong naka-charge) at W- (negatively charged). Binabago ng W-boson ang komposisyon ng mga particle. Sa pamamagitan ng pagpapalabas ng W boson na may kuryente, binabago ng mahinang puwersa ang uri ng quark, na nagiging protonsa isang neutron o vice versa. Ito ang nagiging sanhi ng nuclear fusion at nagiging sanhi ng pagkasunog ng mga bituin.
Ang reaksyong ito ay lumilikha ng mas mabibigat na elemento na kalaunan ay itinapon sa kalawakan ng mga pagsabog ng supernova upang maging mga bloke ng gusali ng mga planeta, halaman, tao at lahat ng iba pa sa Earth.
Neutral na kasalukuyang
Z-boson ay neutral at nagdadala ng mahinang neutral na agos. Ang pakikipag-ugnayan nito sa mga particle ay mahirap makita. Ang mga pang-eksperimentong paghahanap para sa W- at Z-bosons noong 1960s ay humantong sa mga siyentipiko sa isang teorya na pinagsasama ang electromagnetic at mahinang pwersa sa isang solong "electroweak". Gayunpaman, hinihiling ng teorya na ang mga particle ng carrier ay walang timbang, at alam ng mga siyentipiko na sa teoryang ang W boson ay kailangang maging mabigat upang maipaliwanag ang maikling saklaw nito. Iniuugnay ng mga teorista ang masa W sa isang hindi nakikitang mekanismo na tinatawag na mekanismo ng Higgs, na nagbibigay ng pagkakaroon ng Higgs boson.
Noong 2012, iniulat ng CERN na ang mga siyentipiko na gumagamit ng pinakamalaking accelerator sa mundo, ang Large Hadron Collider, ay nakakita ng bagong particle na "naaayon sa Higgs boson."
Beta Decay
Ang mahinang interaksyon ay makikita sa β-decay - ang proseso kung saan ang isang proton ay nagiging neutron at vice versa. Ito ay nangyayari kapag, sa isang nucleus na may napakaraming neutron o proton, ang isa sa mga ito ay na-convert sa isa pa.
Maaaring mangyari ang beta decay sa isa sa dalawang paraan:
- Sa minus-beta decay, minsan isinusulat bilangβ− -pagkabulok, ang neutron ay nahahati sa isang proton, isang antineutrino at isang electron.
- Ang mahinang interaksyon ay makikita sa pagkabulok ng atomic nuclei, minsan ay isinusulat bilang β+-decay, kapag ang isang proton ay nahati sa isang neutron, neutrino at positron.
Ang isa sa mga elemento ay maaaring maging isa pa kapag ang isa sa mga neutron nito ay kusang nagiging proton sa pamamagitan ng minus-beta decay, o kapag ang isa sa mga proton nito ay kusang nagiging neutron sa pamamagitan ng β+-pagkabulok.
Nagkakaroon ng dobleng beta decay kapag ang 2 proton sa nucleus ay sabay-sabay na na-transform sa 2 neutron o vice versa, na nagreresulta sa paglabas ng 2 electron-antineutrino at 2 beta particle. Sa hypothetical neutrinoless double beta decay, hindi nagagawa ang mga neutrino.
Electronic capture
Ang isang proton ay maaaring maging neutron sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na electron capture o K-capture. Kapag ang nucleus ay may labis na bilang ng mga proton na nauugnay sa bilang ng mga neutron, ang elektron, bilang panuntunan, mula sa panloob na shell ng elektron ay tila babagsak sa nucleus. Ang electron ng orbital ay nakuha ng parent nucleus, ang mga produkto nito ay ang daughter nucleus at ang neutrino. Ang atomic number ng nagreresultang anak na nucleus ay bumababa ng 1, ngunit ang kabuuang bilang ng mga proton at neutron ay nananatiling pareho.
Reaksyon ng pagsasanib
Ang mahinang puwersa ay kasangkot sa nuclear fusion, ang reaksyon na nagpapalakas sa araw at fusion (hydrogen) na mga bomba.
Ang unang hakbang sa hydrogen fusion ay ang banggaan ng dalawamga proton na may sapat na puwersa upang mapagtagumpayan ang magkasalungat na pagtanggi na kanilang nararanasan dahil sa kanilang electromagnetic na pakikipag-ugnayan.
Kung ang parehong mga particle ay inilagay malapit sa isa't isa, ang malakas na pakikipag-ugnayan ay maaaring magbigkis sa kanila. Lumilikha ito ng hindi matatag na anyo ng helium (2He), na mayroong nucleus na may dalawang proton, kumpara sa stable na anyo (4He), na mayroong dalawang neutron at dalawang proton.
Ang susunod na hakbang ay ang mahinang pakikipag-ugnayan. Dahil sa labis na mga proton, ang isa sa kanila ay sumasailalim sa beta decay. Pagkatapos nito, ang iba pang mga reaksyon, kabilang ang intermediate formation at fusion 3He, sa kalaunan ay bumubuo ng stable 4He.
