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弱相互作用

弱相互作用制足思组上轮(又称弱力弱核力)是自然的四种基本力中的一种,其余三种为强核力、电磁力及万有引力员围山。次原子粒子的放射性衰变来自就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子。

  • 中文名 弱相互作用
  • 外文名 weak interaction
  • 特点 唯一能够改变夸克味的相互作用
  • 又称 弱力或弱核力

简介

  弱相互作用(又称弱力弱核力)是自然的四种基本力中的一种,其余来自三种为强核力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子。

  在粒子物理学的标准模型中,弱相互作用的理论凯正班指出,它是由W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起的,由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的,王标万杆所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变,它是放射性赶话主音只只团大延受紧的一种表现。重的粒子性质不稳定,由于Z燃苗第交及W玻色子比质子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做"弱",是因为β衰变发生的概率比强相互作用低很多,表示它的一般强度比电磁及强核力弱好几个数量级。大部分360百科粒子在一段时间后,都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性--那就是夸克味变--其他相互作用做不到这一点。另外,它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克伯向死概顺冲加发注的味变使得夸克能够在六种"味"之间互换。

  弱力最早的描述是在1930年代,是四费米子接触相互作用齐差放师细专怕的费米理论:接触指的至权量周是没有作用距离(即完全靠物理接触)。但是现在最好是用有作用距离的场来描述它,尽管那个距离很短。在1968年,电磁与弱相互作用统一了,它们是同一鲁觉言常种力的两个方面,现在叫弱电相互作用。

  弱相互作用在粒子的β衰变中最为明显,在由氢生产重仍划让灯确药其宣装州氢和氦的过程中(恒星热核反应的能量来源)也很明显。放射性碳定年法用的就是这样的衰变,此时碳-14通过弱相互作用衰变成氮-14。它也可以造出辐射冷光,常见于超重氢照明;也造就了β伏这一应用领域(把β射线的电子当电流用)。

性质

  弱相互作用有如下的数项特点:

  1. 唯一能够改变夸克的相互作用。
  2. 按京措兵背上厚局牛联顺一能令宇称不守恒的相互作用。因支概重杨态乎此它也是唯一违反CP对称的相互作用。
  3. 由具质量的规范玻色所介导的相互作用没罗挥块背可史。这一不寻常的特点可由标准模型世微铁给所良刚故袁办战的希格斯机制得出。

对称破缺

  长久以来,人们以为自然定律在镜像反射后会维持不变,镜像反射等同把所有空间轴反转。也就是说在镜中看实验,跟把实验设备转成镜像方向后看实验,两者的实验结果会是一样的。这条所谓的定律叫宇称守恒,经典重力、电磁及强相互作用都遵守这条定律;它被假定为一条万物通用的光完鸡磁欢类联便苗包定律。然而,在1950年代中期,杨振宁与李政道提出弱相互作用可能会破坏这一条定律。吴健雄与同事于1957年发现了弱相互作用的宇称不守恒,为杨振宁与李政道带来了1957命获愿殖传流状请形年的诺贝尔物理学奖。

  尽让获统风写仍放都极管以前用费米理论就能描述弱相互作用,但是在发现宇称不守恒及重整化理论后,弱相互作用需要一种新的描述手法。在1957年罗伯特·马沙克与乔治·苏达尚,及稍后理查德·费曼与默里·盖尔曼,提出了弱相互作用的V−A(矢量V减轴矢量A或左手性)拉格朗日量。在这套理论中,弱相互作用只作用于左手粒子(或右手反粒子)。由于左手粒子的镜像反射是右手粒子,所以这解释了宇称的最大破坏。有趣的是,由于V−A开发时还未有发现Z玻色子,所以理论并没有包括进入中性流相互作用的右手场。

  然而,该理论允许复合对称CP守恒。CP由两部分组成,宇称P(左右互换)及电荷共轭C(把粒子换成反粒子)。1964年的一个发现完全出乎物理学家的意料,詹姆斯·克罗宁与瓦尔·菲奇以K介子衰变,为弱相用作用下CP对称破缺提供了明确的证据,二人因此获得1980年的诺贝尔物理学奖。小林诚与益川敏英于1972年指出,弱相互作用的CP破坏,需要两代以上的粒子,因此这项发现实际上预测了第三代粒子的存在,而这个预测在2008年为他们带来了半个诺贝尔物理学奖。跟宇称不守恒不一样,CP破坏的发生概率并不高,但是它仍是解答宇宙间物质反物质失衡的一大关键;它因此成了安德烈·萨哈罗夫的重子产生过程三条件之一。

来自弱理论

  主条目360百科:弱电相互作用

  在粒子数损式北视物理学的标准模型描述中,弱相互作用与电磁触形批年洋相互作用是同一种相互作用的不同方面,叫弱电相互作用,这套理论在1968年发表,开发者为谢尔登·格拉肖、阿卜底合声静雷林脱杜勒·萨拉姆与史蒂文·温伯格。他们的研究在1979年获得了每货行诺贝尔物理学奖的肯定。希格斯机制解释了三种大质量犯见量信军斗怎异华松装玻色子(弱相互作用的三种载体)的存在,还有电磁相互作用的无质量光子。

  根据电弱理论,在能量非常高的时候,宇宙共有四种无质量的规范玻色子场,它们跟光子类似,还有一个复矢量希格斯场双重态。然而在能量低的时候,规范对称会出现自发破亲继随果端念降缺,变成电磁相互作用的U(1)对称(其中一个希格斯场有了真空期望值)。虽然这种对称破缺书能客望似概刻财会产生三种无质量玻色子,但是它们会与三股光子类场融合,这样希格斯机制会为它们带来质量。这三股秋呼该举找龙烈火山场就成为了弱相互作用的W+、W−及Z玻色子,而第四股规范场则继续保持无质量,也就是电磁相互作用的光子。

  虽然这套理论作出好几个预联尽范时此地千利声测,包括在Z及W玻色子发现前预测到它们的质量,但威益落格结是希格斯玻色子本身仍未被发现。欧洲核子研究组织辖下的大型强子对撞机,它其中一项主要任务,就是要生产出希格斯玻色子。 2013年3月14日,欧洲核子研究组织发布新闻稿,正式宣布探测到新的粒子,即希格斯玻色子谁第属

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