Interacció dèbil
La força nuclear dèbil, també cridada força dèbil o interacció dèbil,[1] és una de les quatre forces fonamentals de la naturalea, junt en la força nuclear forta, la gravetat i la força electromagnètica. La força nuclear dèbil és la responsable de la desintegració radiactiva de les partícules subatòmiques i és la iniciadora del procés conegut com fissió nuclear.[2] La teoria de l'interacció dèbil es coneix també com flavordinámica quàntica (QFD, de les sigles en anglés), encara que el terme casi no s'utilisa perque la força nuclear dèbil s'entén millor en térmens de la teoria electrodébil (EWT).[3] És una força de molt curt alcanç, 10–17 m.
Segons el model estàndar de física de partícules, l'interacció dèbil és causada per l'emissió o absorció de bosonés W i Z; per tant, es considera una força sense contacte, de la mateixa manera que les atres tres forces fonamentals. L'interacció dèbil afecta a tots els fermionés coneguts, és dir, les partícules que tenen un espin (una propietat de totes les partícules) semientero. L'efecte més conegut d'esta emissió és la desintegració beta, que és una forma de radiactivitat. Els bosones W i Z són molt més pesats que els protonés o neutronés; justament això explica el curt alcanç de l'interacció dèbil. De fet, es denomina «dèbil» perque la seua intensitat de camp és varis órdens de magnitut menor que la de l'electromagnetisme i la de la força nuclear forta. Té una propietat única -anomenada canvi de sabor del quark — que no ocorre en cap atra interacció. Ademés, trenca la simetria de paritat i la simetria CP. El canvi de sabor permet que els quarks canvien el seu en eixe instant per un dels atres cinc sabors.
La força dèbil va ser originalment descrita en la década de 1930 per la teoria de Fermi de l'interacció de quatre fermiones de contacte: açò equival a dir una força sense alcanç (és dir, completament depenent del contacte físic[4]). No obstant, en l'actualitat es descriu com un camp que té un alcanç (encara que molt menut). En 1968, la força electromagnètica i l'interacció dèbil varen ser unificades quan es va descobrir que eren dos aspectes d'una sola força, que ara es diu força electrodébil. La teoria de l'interacció dèbil es pot cridar «sabordinámica quàntica» (QFD, de l'anglés quàntum flavordynamics ), en analogia en la cromodinámica quàntica (QCD) i l'electrodinàmica quàntica (QED).[3]
Les interaccions dèbils són més apreciables quan les partícules experimenten una desintegració beta, i en la producció de deuteri i llavors heli a partir de l'hidrogen que sosté el procés termonuclear del Sol. Esta desintegració també fa possible la datació basada en el carbono-14, ya que el carbono-14 es desintegra per mig de l'interacció dèbil en nitrogen-14. També pot crear radioluminiscencia, la qual s'usa en allumenament de triti i en el camp relacionat dels betavoltaics. [5]
En el model estàndar de la física de partícules, la força dèbil es considera una conseqüència de l'intercanvi de bosones W i Z que són molt massius, i d'acort en la relació de indeterminación de Heisenberg són de curta vida, la qual cosa explica l'escàs alcanç d'este tipo de forces.
Antecedents
[editar | editar còdic]El Model Estàndar de la física de partícules proporciona un marc uniforme per a entendre les interaccions electromagnètica, dèbil i forta. Una interacció es produïx quan dos partícules (típicament, pero no necessàriament, fermiones de spin semientero) intercanvien bosones d'espin sancer, portadors de força. Els fermiones implicats en estos intercanvis poden ser elementals (per eixemple, electró o quark) o composts (per eixemple, protón o neutró), encara que en els nivells més profunts, totes les interaccions dèbils són en última instància entre partícules elementals.
En l'interacció dèbil, els fermiones poden intercanviar tres tipos de portadors de força, a saber, W+, W- i bosones Z. La massa d'estos bosones és molt major que la massa d'un protó o d'un neutró, lo que concorda en el curt alcanç de la força dèbil. De fet, la força es denomina dèbil perque la seua intensitat de camp en una distància determinada és típicament varis órdens de magnitut menor que la de la força nuclear forta o la força electromagnètica.
Els quarks, que formen les partícules compostes com els neutrons i els protones, tenen sis "sabors" (up, down, strange, charm, top i bottom) que donen a eixes partícules compostes les seues propietats. L'interacció dèbil és única, ya que permet als quarks canviar el seu sabor per un atre. L'intercanvi d'estes propietats està mediat pels bosones portadors de força. Per eixemple, durant la desintegració beta, un quark down dins d'un neutró es canvia per un quark up, convertint aixina el neutró en un protó i donant lloc a l'emissió d'un electró i un antineutrino d'electró. Un atre eixemple important d'un fenomen en el que intervé l'interacció dèbil és la fusió d'hidrogen en heli que impulsa el procés termonuclear del Sol.
La majoria dels fermiones decauen per una interacció dèbil en el temps. Esta decaiguda fa possible la datació per radiocarbono, ya que el carbono-14 decau per l'interacció dèbil a nitrogen-14. També pot crear radioluminiscencia, comunament utilisada en l'allumenament en triti, i en el camp relacionat de la betavoltaica.[5]
L'interacció dèbil és l'única interacció fonamental que trenca la simetria de paritat, i de la mateixa manera, l'única que trenca la simetria de paritat de càrrega.
Durant l'época quark del univers primerenc, la força electrodébil es va separar en les forces electromagnètica i dèbil.
Història
[editar | editar còdic]En 1933, Enrico Fermi va propondre la primera teoria de l'interacció dèbil, coneguda com la Constant de Fermi. Va sugerir que la desintegració beta podia explicar-se per mig d'una interacció de quatre fermiones, que implicava una força de contacte sense alcanç.[6][7]
No obstant, es descriu millor com un camp de força sense contacte que té un alcanç finito, encara que molt curt.cita requerida En la década de 1960, Sheldon Glashow, Abdus Salam i Steven Weinberg varen unificar la força electromagnètica i l'interacció dèbil demostrant que eren dos aspectes d'una única força, ara denominada força electrodébil.[8][9]
l'existència dels bosones W i Z no es va confirmar directament fins a 1983.[10]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Pascual, Ramón. Física general. 1a ed.. Bellaterra (Barcelona): Universitat Autònoma de Barcelona, Servei de Publicacions, 1994, p. 26. ISBN 9788449001826.
- ↑ Jou i Miravent, David. Matèria i materialisme. Institut d'Estudis Catalans, 1997, p. 20.
- ↑ 3,0 3,1 Griffiths, David. Introduction to Elementary Particles (en anglès), 2009, p. 59–60. ISBN 978-3-527-40601-2.
- ↑ Fermi, E. «Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I» . Zeitschrift für Physik A, 88, 3–4, 1934, pàg. 161–177. Bibcode: 1934ZPhy...88..161F. DOI: 10.1007/BF01351864.
- ↑ «El Premi Nobel de Física 1979: Press Release». NobelPrize.org. Nobel Mija.
- ↑ (1934).Zeitschrift für Physik A.88(3-4)
- 161-177.doi:10.1007/BF01351864.
- ↑ American Journal of Physics.36(12)
- 1150-1160.doi:10.1119/1.1974382.
- ↑ «Steven Weinberg, interaccions dèbils i interaccions electromagnètiques». Archivat des d'el original, el 3 d'agost de 2016. Consultat el 13 de juliol de 2021.
- ↑ «[1]», Premi Nobel.
- ↑ Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p. 8
Bibliografia
[editar | editar còdic]- David J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles, Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4.
- D.A. Bromley (2000). Gauge Theory of Weak Interactions, Springer. ISBN 3-540-67672-4.
- Gordon L. Kane (1987). Modern Elementary Particle Physics, Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5.
- (2000) Gauge Theory of Weak Interactions, Springer. ISBN 3-540-67672-4.
- (2006) The Idees of Particle Physics: An Introduction for Scientists, 3rd edició, Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-67775-2.
- (2001) An introduction to nuclear physics, 2nd edició, Cambridge University Press, p. 30. ISBN 978-0-521-65733-4.
- G.L. Kane (1987). Modern Elementary Particle Physics, Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5.
- D.H. Perkins (2000). Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press. ISBN 0-521-62196-8.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Interacción débil» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.