De zwakke nucleaire kracht is een van de vier fundamentele krachten van de natuurkunde waardoor deeltjes op elkaar inwerken, samen met de sterke kracht, zwaartekracht en elektromagnetisme. In vergelijking met beide elektromagnetisme en de sterke nucleaire kracht, de zwakke nucleaire kracht heeft een veel zwakkere intensiteit, daarom heeft het de naam zwakke nucleaire kracht. De theorie van de zwakke kracht werd voor het eerst voorgesteld door Enrico Fermi in 1933 en stond destijds bekend als de interactie van Fermi. De zwakke kracht wordt gemedieerd door twee soorten meters bosonen: het Z-boson en het W-boson.
Zwakke nucleaire kracht voorbeelden
De zwakke interactie speelt een sleutelrol in radioactief verval, de schending van zowel pariteitssymmetrie als CP-symmetrie, en het veranderen van de smaak van quarks (zoals in beta-verval). De theorie die de zwakke kracht beschrijft, wordt quantum flavourdynamics (QFD) genoemd, wat analoog is aan kwantumchromodynamica (QCD) voor de sterke kracht en kwantumelektrodynamica (QFD) voor de elektromagnetische dwingen. Electro-zwakke theorie (EWT) is het meer populaire model van de nucleaire kracht.
De zwakke nucleaire kracht wordt ook wel de zwakke kracht, de zwakke nucleaire interactie en de zwakke interactie genoemd.
Eigenschappen van de zwakke interactie
De zwakke kracht verschilt van de andere krachten omdat:
- Het is de enige kracht die pariteitssymmetrie (P) schendt.
- Het is de enige kracht die de ladingpariteitssymmetrie (CP) schendt.
- Het is de enige interactie die één soort kan veranderen kwark in een ander of zijn smaak.
- De zwakke kracht wordt gepropageerd door dragerdeeltjes met een significante massa (ongeveer 90 GeV / c).
Het belangrijkste kwantumgetal voor deeltjes in de zwakke interactie is een fysieke eigenschap die bekend staat als de zwakke isospin, die is gelijk aan de rol die elektrische spin speelt in de elektromagnetische kracht en kleurlading in de sterke kracht. Dit is een geconserveerde hoeveelheid, wat betekent dat elke zwakke interactie een totale isospin-som heeft aan het einde van de interactie zoals aan het begin van de interactie.
De volgende deeltjes hebben een zwakke isospin van +1/2:
- elektron neutrino
- muon neutrino
- tau neutrino
- omhoog quark
- charme quark
- top quark
De volgende deeltjes hebben een zwakke isospin van -1/2:
- elektron
- Muon
- tau
- Down Quark
- vreemde kwark
- onderste kwark
Het Z-boson en het W-boson zijn beide veel massiever dan de andere dieptebosonen die de andere krachten bemiddelen (de foton voor elektromagnetisme en het gluon voor de sterke nucleaire kracht). De deeltjes zijn zo massief dat ze in de meeste omstandigheden zeer snel vergaan.
De zwakke kracht is verenigd samen met de elektromagnetische kracht als een enkele fundamentele elektroweakkracht, die zich manifesteert bij hoge energie (zoals die gevonden in deeltjesversnellers). Dit eenmakingswerk ontving de Nobelprijs voor natuurkunde van 1979 en verder onderzoek om aan te tonen dat de wiskundige grondslagen van de elektroweak kracht waren renormalizable ontvangen de 1999 Nobelprijs in Fysica.
Bewerkt door Anne Marie Helmenstine, Ph. D.