👍🏽 🖖🏾 💉 اسأل إيثان رقم 5: التفاعل الضعيف 🏎️ 🧟 🚣🏻

الوقت مثل نهر يحمل الأحداث المارة ، ومساره قوي. سيظهر شيء أمام عينيك فقط - وقد جرفته بالفعل ، ويمكنك رؤية شيء آخر سيتحمل قريبًا أيضًا.

ماركوس أوريليوس

كل منا يسعى جاهدا لخلق صورة شاملة للعالم ، بما في ذلك صورة الكون ، من أصغر الجسيمات دون الذرية إلى أكبر المقاييس. لكن قوانين الفيزياء أحيانًا ما تكون غريبة للغاية وغير بديهية لدرجة أن هذه المهمة يمكن أن تصبح ساحقة لأولئك الذين لم يصبحوا فيزيائيين نظريين محترفين.

يسأل القارئ:

على الرغم من أن هذا ليس علم الفلك ، ولكن ربما ستخبر. يتم التفاعل القوي بواسطة الغلوونات ويربط الكواركات والغلوونات معًا. يتم نقل الكهرومغناطيسي بواسطة الفوتونات ويربط الجسيمات المشحونة الكهربائية. يفترض أن تحمل الجاذبية الجاذبية وتربط جميع الجسيمات بالكتلة. الضعيف يحمله جزيئات W و Z ، و ... هل يرتبط بالتحلل؟ لماذا يتم وصف التفاعل الضعيف بهذه الطريقة؟ هل التفاعل الضعيف مسؤول عن جذب و / أو تنافر أي جزيئات؟ وأي منها؟ وإذا لم يكن الأمر كذلك ، فلماذا إذن هو أحد التفاعلات الأساسية ، إذا لم يكن مرتبطًا بأي قوى؟ شكرا.

دعنا نرى الأساسيات. هناك أربعة تفاعلات أساسية في الكون - الجاذبية والكهرومغناطيسية والتفاعل النووي القوي والتفاعل النووي الضعيف.

وكل هذا هو التفاعلات والقوى. بالنسبة للجسيمات التي يمكن قياس حالتها ، فإن تطبيق القوة يغير لحظته - في الحياة العادية ، في مثل هذه الحالات ، نتحدث عن التسارع. وبالنسبة لثلاث من هذه القوى ، هذا هو الحال.

في حالة الجاذبية ، فإن الكمية الإجمالية للطاقة (بشكل رئيسي الكتلة ، ولكن هذا يشمل كل الطاقة) تنحني الزمكان ، وتتغير حركة جميع الجسيمات الأخرى في وجود كل شيء لديه طاقة. لذا فهو يعمل في النظرية الكلاسيكية (غير الكم) للجاذبية. ربما توجد نظرية أكثر عمومية عن الجاذبية الكمية ، حيث يوجد تبادل للجرافيتون ، مما يؤدي إلى ما نلاحظه كتفاعل جاذبي.

قبل المتابعة ، يرجى فهم:

الجسيمات لها خاصية ، أو شيء متأصل فيها ، يسمح لها أن تشعر (أو لا تشعر) بنوع معين من القوة
تتفاعل الجسيمات الأخرى التي تنقل التفاعلات مع الأول
نتيجة للتفاعلات ، تغير الجسيمات اللحظة أو تتسارع

في الكهرومغناطيسية ، الخاصية الرئيسية هي شحنة كهربائية. على عكس الجاذبية ، يمكن أن تكون إيجابية أو سلبية. الفوتون ، تفاعل نقل الجسيمات المرتبط بشحنة ، يؤدي إلى حقيقة أن نفس الشحنات تتنافر ، وتجذب الشحنات المختلفة.

تجدر الإشارة إلى أن الشحنات المتحركة ، أو التيارات الكهربائية ، تشهد مظهرًا آخر من المغناطيسية الكهرومغناطيسية - المغناطيسية. يحدث الشيء نفسه مع الجاذبية ، ويسمى المغناطيسية الجاذبية (أو المغناطيسية الكهرومغناطيسية). لن نتعمق أكثر - خلاصة القول هي أنه لا توجد فقط شحنة وناقلة للقوة ، ولكن أيضًا تيارات.

لا يزال هناك تفاعل نووي قويالتي لديها ثلاثة أنواع من الرسوم. على الرغم من أن جميع الجسيمات لديها طاقة ، وكلها تخضع للجاذبية ، وعلى الرغم من أن الكواركات ، فإن نصف اللبتونات وبوزونات تحتوي على شحنات كهربائية - فقط الكواركات والغلونات لها شحنة ملونة ، ويمكنهما تجربة تفاعل نووي قوي.

هناك العديد من الكتل في كل مكان ، لذا من السهل ملاحظة الجاذبية. وبما أن التفاعل القوي والكهرومغناطيسية قويان جدًا ، فمن السهل أيضًا ملاحظتهما.

ولكن ماذا عن هذا الأخير؟ تفاعل ضعيف؟

نتحدث عنه عادة في سياق الاضمحلال الإشعاعي. يتكسر الكوارك الثقيل أو اللبتون إلى أخف وزنا وأكثر استقرارا. نعم ، التفاعل الضعيف ذو صلة. لكن في هذا المثال ، يختلف بشكل ما عن بقية القوى.

اتضح أن التفاعل الضعيف هو أيضًا قوة ، ونادرا ما يتحدثون عنها. هي ضعيفة! 10،000،000 مرة أضعف من الكهرومغناطيسية على مسافة طول البروتون.

يكون للجسيم المشحون دائمًا شحنة ، بغض النظر عما إذا كان يتحرك أم لا. لكن التيار الكهربائي الذي يخلقه يعتمد على حركته بالنسبة للجسيمات الأخرى. يحدد التيار المغناطيسية ، التي لا تقل أهمية عن الجزء الكهربائي في الكهرومغناطيسية. الجسيمات المركبة مثل البروتون والنيوترون لها لحظات مغناطيسية كبيرة ، مثل الإلكترون.

تأتي الكواركات واللبتونات بستة نكهات. كواركات - علوية ، سفلية ، غريبة ، ساحرة ، جميلة ، حقيقية (حسب تسمياتها الأبجدية باللاتينية u، d، s، c، t، b - up، down، strange، charm، top، bottom). Leptons - إلكترون وإلكترون نيوترينو وميون وميون نيوترينو وتاو وتاو نيوترينو. كل واحد منهم لديه شحنة كهربائية ، ولكن أيضا عطر. إذا قمنا بدمج الكهرومغناطيسية والتفاعل الضعيف للحصول على تفاعل كهربي ، فسيكون لكل من الجسيمات شحنة ضعيفة ، أو تيار كهربي ثابت ، وتفاعل ضعيف مستمر. كل هذا موصوف في النموذج القياسي ، ولكن كان من الصعب التحقق منه ، لأن الكهرومغناطيسية قوية جدًا.

في تجربة جديدة ، تم نشر نتائجها مؤخرًا، تم قياس مساهمة التفاعل الضعيف لأول مرة. جعلت التجربة من الممكن تحديد التفاعل الضعيف للكواركات العلوية والسفلية

والشحنات الضعيفة للبروتون والنيوترون. كانت توقعات النموذج القياسي للشحنات الضعيفة كما يلي:

Q _W (p) = 0.0710 ± 0.0007 ،
Q _W (n) = -0.9890 ± 0.0007.

ووفقًا لنتائج التشتت ، أنتجت التجربة القيم التالية:

Q _W (p) = 0.063 ± 0.012 ،
Q _W (n) = -0.975 ± 0.010.

وهو ما يتوافق تمامًا مع النظرية ، مع مراعاة الخطأ. يقول المجربون أنه من خلال معالجة المزيد من البيانات ، فإنهم سيقللون الخطأ أكثر. وإذا كانت هناك أي مفاجآت أو تناقضات مع النموذج القياسي ، فسيكون الأمر رائعًا! لكن لا شيء يشير إلى ذلك:

لذلك ، فإن الجسيمات لديها شحنة ضعيفة ، لكننا لا ننتشر حولها ، حيث يصعب قياسها بشكل غير واقعي. لكننا فعلناها بنفس الطريقة ، وعلى ما يبدو ، أكدوا مرة أخرى النموذج القياسي.

اسأل إيثان رقم 5: التفاعل الضعيف

More articles: