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Pregúntele a Ethan No. 5: interacción débil

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El tiempo es como un río que pasa eventos que pasan, y su curso es fuerte; solo algo aparecerá ante tus ojos, y ya ha sido barrido, y puedes ver algo más que también pronto se llevará.

Marco Aurelio

Cada uno de nosotros se esfuerza por crear una imagen holística del mundo, incluida una imagen del Universo, desde las partículas subatómicas más pequeñas hasta las escalas más grandes. Pero las leyes de la física son a veces tan extrañas y contradictorias que esta tarea puede llegar a ser abrumadora para quienes no se han convertido en físicos teóricos profesionales.

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El lector pregunta:
Aunque esto no es astronomía, pero tal vez lo dirá. Los gluones llevan una fuerte interacción y unen quarks y gluones. Electromagnético es transportado por fotones y se une a partículas cargadas eléctricas. Se supone que la gravedad es transportada por los gravitones y une todas las partículas a la masa. El débil es transportado por las partículas W y Z, y ... ¿está relacionado con la descomposición? ¿Por qué se describe la interacción débil de esta manera? ¿La interacción débil es responsable de la atracción y / o repulsión de alguna partícula? Y cuales? Y si no, ¿por qué entonces es una de las interacciones fundamentales, si no está conectado con ninguna fuerza? Gracias.

Veamos lo básico. Hay cuatro interacciones fundamentales en el universo: gravedad, electromagnetismo, interacción nuclear fuerte e interacción nuclear débil.

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Y todo esto son interacciones, fuerzas. Para las partículas cuyo estado puede medirse, la aplicación de la fuerza cambia su momento; en la vida ordinaria, en tales casos estamos hablando de la aceleración. Y para tres de estas fuerzas, esto es así.

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En el caso de la gravedad, la cantidad total de energía (principalmente masa, pero esto incluye toda la energía) se dobla en el espacio-tiempo, y el movimiento de todas las otras partículas cambia en presencia de todo lo que tiene energía. Entonces funciona en la teoría clásica (no cuántica) de la gravedad. Tal vez hay una teoría más general de la gravedad cuántica, donde hay un intercambio de gravitones, lo que lleva a lo que observamos como una interacción gravitacional.

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Antes de continuar, por favor entienda:

  1. Las partículas tienen una propiedad, o algo inherente en ellas, que les permite sentir (o no sentir) un cierto tipo de fuerza
  2. Otras partículas que transportan interacciones interactúan con la primera
  3. Como resultado de las interacciones, las partículas cambian el momento o aceleran


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En electromagnetismo, la propiedad principal es una carga eléctrica. A diferencia de la gravedad, puede ser positiva o negativa. Un fotón, una interacción de transferencia de partículas asociada con una carga, conduce al hecho de que las mismas cargas se repelen y las diferentes se atraen.

Vale la pena señalar que las cargas móviles, o corrientes eléctricas, experimentan otra manifestación de electromagnetismo: el magnetismo. Lo mismo sucede con la gravedad, y se llama gravitomagnetismo (o gravitoelectromagnetismo). No profundizaremos: la conclusión es que no solo hay una carga y un portador de fuerza, sino también corrientes.

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Todavía hay una fuerte interacción nuclearque tiene tres tipos de cargos. Aunque todas las partículas tienen energía y están sujetas a la gravedad, y aunque los quarks, la mitad de los leptones y un par de bosones contienen cargas eléctricas, solo los quarks y los gluones tienen una carga de color y pueden experimentar una fuerte interacción nuclear.

Hay muchas masas en todas partes, por lo que la gravedad es fácil de observar. Y dado que la fuerte interacción y el electromagnetismo son bastante fuertes, también son fáciles de observar.

¿Pero qué hay de este último? Interacción débil?

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Generalmente hablamos de él en el contexto de la desintegración radiactiva. Un pesado quark o lepton se rompe en ligeros y más estables. Sí, la interacción débil es relevante. Pero en este ejemplo, de alguna manera es diferente del resto de las fuerzas.

Resulta que la interacción débil también es una fuerza, rara vez hablan de eso. ¡Ella es débil! 10,000,000 veces más débil que el electromagnetismo a una distancia del largo de un protón.

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Una partícula cargada siempre tiene una carga, independientemente de si se mueve o no. Pero la corriente eléctrica creada por ella depende de su movimiento en relación con otras partículas. La corriente determina el magnetismo, que es tan importante como la parte eléctrica del electromagnetismo. Las partículas compuestas como un protón y un neutrón tienen momentos magnéticos significativos, como un electrón.

Quarks y leptones vienen en seis sabores. Quarks: superior, inferior, extraño, encantado, encantador, verdadero (según sus designaciones alfabéticas en latín u, d, s, c, t, b - arriba, abajo, extraño, encanto, arriba, abajo). Leptones: electrón, electrón-neutrino, muón, muón-neutrino, tau, tau-neutrino. Cada uno de ellos tiene una carga eléctrica, pero también una fragancia. Si combinamos el electromagnetismo y la interacción débil para obtener una interacción electrodébil , entonces cada una de las partículas tendrá alguna carga débil, o corriente electrolítica, y una constante de interacción débil. Todo esto se describe en el Modelo Estándar, pero fue bastante difícil de verificar, ya que el electromagnetismo es muy fuerte.

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En un nuevo experimento, cuyos resultados se publicaron recientemente, primero se midió la contribución de la interacción débil. El experimento permitió determinar la interacción débil de los quarks superiores e inferiores

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y las cargas débiles del protón y el neutrón. Las predicciones del modelo estándar para cargas débiles fueron las siguientes:

Q W (p) = 0.0710 ± 0.0007,
Q W (n) = -0.9890 ± 0.0007.

Y de acuerdo con los resultados de dispersión, el experimento produjo los siguientes valores:

Q W (p) = 0.063 ± 0.012,
Q W (n) = -0.975 ± 0.010.

Lo cual coincide muy bien con la teoría, teniendo en cuenta el error. Los experimentadores dicen que al procesar más datos, reducirán aún más el error. Y si hay sorpresas o discrepancias con el modelo estándar, ¡será genial! Pero nada indica esto: por lo

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tanto, las partículas tienen una carga débil, pero no nos propagamos al respecto, ya que no es realista medirla. Pero lo hicimos de todos modos, y aparentemente, nuevamente confirmaron el Modelo Estándar.

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