Zein da fisikaren elkarrekintza ahula?

Elkarrekintza ahula unibertsoaren materia guztia gobernatzen duten lau oinarrizko indarretako bat da. Beste hiru grabitate, elektromagnetismo eta elkarrekintza sendoak dira. Beste indar batzuk elkarrekin mantentzen diren bitartean, indar ahulak bere suntsipenean zeregin handia hartzen du.

Elkarrekintasuna ahulagoa da grabitatearen indarra baino, baina distantzia oso txikietan bakarrik eraginkorra da. Indar maila subatomiko batean jarduten du eta izar energetikoa hornitzeko eta elementu sortzeko erabakigarria da. Unibertsoaren erradiazio naturala gehien ere arduratzen da.

Fermi teoria

Enrico Fermi fisikari italiarrak 1933an beta desintegrazioa azaltzeko teoria bat garatu zuen: neutroia protoi bihurtzeko prozesua eta elektroia desplazatzeko prozesu bat, hau da, testuinguru horretan beta partikula gisa aipatzen dena. Indar mota berri bat definitu zuen, hau da, desintegrazioaren arduraduna, neutroia eta elektroia neutroi bihurtzeko prozesu funtsezkoa, antineutrino gisa definitu zena.

Fermi jatorriz ez zen zero distantzia eta grip izan. Bi partikulak harremanetan jarri behar izan zuten, indarrek lan egin zuten. Orduz geroztik aurkitu da elkarrekintza ahula dela, protoi diametroa% 0,1eko distantzia oso laburra den indar erakargarria dela.

Electroweak indarra

Desintegrazio erradioaktiboetan, indar ahula elektromagnetikoa baino 100.000 aldiz txikiagoa da. Hala eta guztiz ere, orain badakigu elektromagnetikoki barnebiltzea dela, eta bi fenomeno argi eta garbi bereizten dira indar elektrohuge bakar baten agerpenak irudikatzeko. Horrek baieztatuko du 100 GeV baino gehiagoko energiak konbinatzen dituztela.

Batzuetan, elkarrekintza ahulak molekulen desintegrazioan ager daitezke. Hala ere, indar intermolekularrak izaera elektrostatikoak dituzte. Van der Waalsek aurkitu eta bere izena darama.

Modelo estandarra

Faktoreen arteko elkarrekintzaren ahultasuna eredu estandarraren parte da: partikulen elementuen oinarri teoria, materiaren oinarrizko egitura deskribatzen duena, ekuazio dotoreen multzo bat erabiliz. Eredu honen arabera, elementu oinarrizkoak, hau da, zati txikiagoetan ezin direnak, unibertsoaren eraikuntzak dira.

Partikula horietako bat quark bat da. Zientzialariek ez dute zerbait gutxiago existitzen espero, baina oraindik ere bilatzen ari dira. Sei mota edo quark mota daude. Jartzen ditugu masa handitzeko ordena:

• goiko;
• txikiagoa;
• herrialdea;
• sorgindutako;
• ederra;
• egia.

Konbinazio ezberdinetan partikula subatomiko mota ezberdinetako bat osatzen dute. Esate baterako, protoi eta neutroi- nukleo atomiko handietako partikulak hiru quarken kontsideratzen ditu. Bi goiko eta behekoak protoia osatzen dute. Goiko eta bi behek osatzen dute neutroia. Quarkaren kalifikazioa aldatuz, protoia neutroi bihurtzen da, horrela elementu bat beste bat bihurtuz.

Oinarrizko partikulen beste mota bat bosoi bat da. Partikula horiek elkarrekintza eramaile dira, energia- habeak osatuta . Foton bosoi mota bat da, gluonak beste bat dira. Lau indar horietako bakoitzak elkarrekintza bektoreen truke baten emaitza da. Elkarrekintza sendo bat egiten du gluon batek, eta fotoi batek elkarrekintza elektromagnetikoak egiten ditu. Graviton teorikoki grabitatearen garraiolari bat da, baina ez da aurkitu.

W eta Z bosoi

Elkarrekintza ahula W eta Z bosonen bidez egiten da. Partikula hauek Nobel Sariaren irabazleak Steven Weinberg, Sheldon Salam eta Abdus Glashow ziren iragarritako azken mendeko 60ko hamarkadan, eta 1983an aurkitu zuten Ikerketa Nuklearraren Europako Erakundea (CERN).

W-bosoiak elektrikoki kobratuko dira eta W ⁺ (positiboki kobratuko) sinboloak adierazten dira eta W (karga negatiboak). W-boson partikulen osaera aldatzen du. W-bosoi elektrikoki kargatuta emititzen duenez, indar ahul batek kwararen mota aldatzen du, protoia neutro bihurtzen du edo alderantziz. Hau da, fusio nuklear bat sortzen du eta izarrek erre egiten dute.

Erreakzio honek supernoba leherketen ondorioz espaziora jaurtitzen diren elementu astunenak sortzen ditu, planetak, landareak, gizakiak eta beste guztia Lurraren eraikuntzako material bihurtzeko.

Korronte neutroa

Z-bosoi neutroa da eta korronte neutrala ahula da. Partikulen arteko elkarrekintza oso zaila da detektatu ahal izateko. 1960ko hamarkadan W- eta Z-bosons-en bilaketa esperimentalak zientzialariek elektroi bakar batean elektromagnetikoak eta ahulak bateratzen dituzten teoriak zuzendu zituzten. Hala eta guztiz ere, teoriak partikuletako partikulak pisutsuak izan behar zituela baieztatu zuen eta zientzialariek teorian esaten zutela W-bosoiaren azalera laburra azaltzeko. Teoristek W-ren masa Higgs bosoia izateari utzitako Higgs mekanismoko mekanismo ikusezin bat egotzi zieten.

2012an, CERNek jakinarazi zuen zientzialariek munduko azeleragailu handiena erabiltzen zutela - Large Hadron Collider - "Higgs bosoiari dagozkion partikula" berri bat ikusi dutela.

Beta desintegrazioa

Interakzio ahulak β-desintegrazioan agerian uzten du protoia neutro bihurtzen den prozesu bat eta alderantziz. Neutroi edo protoi gehiegi dituen nukleo batean gertatzen da, horietako bat beste bat bihurtzen da.

Beta desintegrazioa bi modutan egin daiteke:

1. Beta desintegrazioaren kasuan, batzuetan β-decay bezala idatzita dagoena, neutroia protoi, antineutrino eta elektroi batean banatzen da.
2. Interakzio ahulak nukleo atomikoen desintegrazioan adierazten du, batzuetan β ⁺ desintegrazioan idatzita dagoenean, protoia neutroi batean, neutrino batean eta positro batean banatzen denean.

Elementu batek beste bat bihurtzen du bere neutroi bat berezko proto bihurtzen denean, desintegrazio minus baten bidez, edo bere protoietako bat berezko neutroi bihurtzen denean β ⁺ desintegrazioan.

B beta bikoitzeko desintegrazioa 2 nukleo batean protoiak aldi berean bi neutroi bihurtzen dira, eta alderantziz, 2 elektroien antineutrinoak eta 2 beta partikulak emititzen dira. Neutrino-beta bikoitzeko desintegrazio hipotetiko batean, neutrinoak ez dira osatzen.

Capture elektronikoa

Protoiak neutro bihurtzen ditu elektroien harrapaketa edo K-harrapaketa izeneko prozesu baten bidez. Nukleoan protoi gehiegi dagoenean, neutroi kopuruari dagokionez, elektroiak, normalean, barruko elektroi-maskorrak nukleora erortzen ditu. Orbitalaren elektroiak ama-nukleoa hartzen du, hauen produktuak alaba-nukleoa eta neutrinoak dira. Lortutako alaba-nuklear kopuru atomikoa 1 murrizten da, baina protoi eta neutroi kopuru bera izaten jarraitzen du.

Erreakzio termonuklearra

Interakzio ahulak fusio nuklearrean parte hartzen du - eguzkiari eta termonuklearrei (hidrogenoari) bonbak hornitzen dizkion erreakzio bat.

Hidrogenoaren fusioaren lehen fasea bi protoien talka da, indar nahikoa baitago elkarrekintza elektromagnetikoaren ondorioz sortzen diren elkarrekiko repulsion gainditzeko.

Bi partikulak elkarren ondoan jarrita badira, elkarrekintza indartsuak lotu ditzake. Honek helio forma ezegonkorra sortzen du ( ² He), bi protoi dituen nukleoa du, forma egonkorrekin ( ⁴ He), bi neutroi eta bi protoi dituena.

Hurrengo fasetan, elkarrekintza ahula jokoan sartzen da. Protoi gehiegikerien ondorioz, horietako batek beta desintegrazioa jasan du. Honen ondoren, beste erreakzio batzuk, erdi mailako eraketa eta fusio ³ He barne, azken finean, bat egonkorra osatzen ⁴ He.