Wat u moet weten over de zwakke kracht

Ian Cuming / Getty Images

De zwakke kernkracht is een van de vier fundamentele krachten van de natuurkunde waardoor deeltjes met elkaar interageren, samen met de sterke kracht, zwaartekracht en elektromagnetisme. Vergeleken met beide elektromagnetisme en de sterke kernkracht, de zwakke kernkracht heeft een veel zwakkere intensiteit, daarom heeft het de naam zwakke kernkracht. De theorie van de zwakke kracht werd voor het eerst voorgesteld door Enrico Fermi in 1933 en stond toen bekend als Fermi's interactie. De zwakke kracht wordt gemedieerd door twee soorten meters: bosonen : het Z-boson en W-boson.

Voorbeelden van zwakke kernkracht

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 bij bètaverval). De theorie die de zwakke kracht beschrijft, wordt kwantumsmaakdynamica (QFD) genoemd, wat analoog is aan kwantumchromodynamica (QCD) voor de sterke kracht en kwantumelektrodynamica (QFD) voor de elektromagnetische kracht. Electro-weak theory (EWT) is het meer populaire model van de kernkracht.

De zwakke kernkracht wordt ook wel de zwakke kracht, de zwakke nucleaire interactie en de zwakke interactie genoemd.

Eigenschappen van de zwakke interactie

De zwakke kracht is anders dan de andere krachten omdat:

• Het is de enige kracht die de pariteitssymmetrie (P) schendt.
• Het is de enige kracht die de ladingpariteitssymmetrie (CP) schendt.
• Het is de enige interactie die één soort van quark in een andere of zijn smaak.
• De zwakke kracht wordt voortgeplant door dragerdeeltjes met een aanzienlijke 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, wat gelijk is 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 aan het einde van de interactie een totale isospin-som zal hebben zoals aan het begin van de interactie.

De volgende deeltjes hebben een zwakke isospin van +1/2:

• elektron neutrino
• muon neutrino
• neutrinogetal
• up quark
• charme quark
• top quark

De volgende deeltjes hebben een zwakke isospin van -1/2:

• elektron
• muon
• ja
• down-quark
• vreemde quark
• onderste quark

Het Z-boson en W-boson zijn beide veel massiever dan de andere ijkbosonen die de andere krachten bemiddelen (de foton voor elektromagnetisme en het gluon voor de sterke kernkracht). De deeltjes zijn zo massief dat ze in de meeste gevallen zeer snel vergaan.

De zwakke kracht is verenigd met de elektromagnetische kracht als een enkele fundamentele elektrozwakke kracht, die zich manifesteert bij hoge energie (zoals die gevonden wordt in deeltjesversnellers). Dit eenwordingswerk ontving de Nobelprijs voor natuurkunde in 1979 en verder werk om te bewijzen dat de wiskundige grondslagen van de elektrozwakke kracht renormaliseerbaar waren, ontving de Nobelprijs voor natuurkunde in 1999.

Bewerkt doorAnne Marie Helmenstine, Ph.D.