Clever Geek Handbook

Tanya Ethan No. 5: Interaksi Lemah

gambar

Waktu seperti sungai yang membawa peristiwa yang lewat, dan arahnya kuat; hanya sesuatu yang akan muncul di depan mata Anda - dan itu telah tersapu, dan Anda dapat melihat sesuatu yang lain yang juga akan segera terbawa.

Marcus Aurelius Kita

masing-masing berusaha untuk menciptakan gambaran holistik dunia, termasuk gambar Semesta, dari partikel subatom terkecil hingga skala terbesar. Tetapi hukum-hukum fisika terkadang begitu aneh dan berlawanan dengan intuisi sehingga tugas ini dapat menjadi luar biasa bagi mereka yang belum menjadi ahli fisika teoretis profesional.

gambar

Pembaca bertanya:
Meskipun ini bukan astronomi, tapi mungkin Anda akan tahu. Interaksi yang kuat dilakukan oleh gluon dan mengikat quark dan gluon bersama. Elektromagnetik diangkut oleh foton dan mengikat partikel bermuatan listrik. Gravitasi seharusnya dibawa oleh graviton dan mengikat semua partikel ke massa. Yang lemah dibawa oleh partikel W dan Z, dan ... apakah itu terkait dengan pembusukan? Mengapa interaksi yang lemah dijelaskan dengan cara ini? Apakah interaksi yang lemah bertanggung jawab atas ketertarikan dan / atau tolakan partikel apa pun? Dan yang mana? Dan jika tidak, mengapa itu merupakan salah satu interaksi mendasar, jika tidak terhubung dengan kekuatan apa pun? Terima kasih

Mari kita lihat dasar-dasarnya. Ada empat interaksi mendasar di alam semesta - gravitasi, elektromagnetisme, interaksi nuklir kuat, dan interaksi nuklir lemah.

gambar

Dan semua ini adalah interaksi, kekuatan. Untuk partikel yang kondisinya dapat diukur, penerapan gaya mengubah momennya - dalam kehidupan biasa, dalam kasus seperti itu kita berbicara tentang percepatan. Dan untuk tiga kekuatan ini, inilah yang terjadi.

gambar

Dalam kasus gravitasi, jumlah total energi (kebanyakan massa, tetapi ini termasuk semua energi) membengkokkan ruang-waktu, dan pergerakan semua partikel lainnya berubah di hadapan segala sesuatu yang memiliki energi. Jadi ia bekerja dalam teori gravitasi klasik (non-kuantum). Mungkin ada teori gravitasi quantum yang lebih umum, di mana ada pertukaran graviton, yang mengarah ke apa yang kita amati sebagai interaksi gravitasi.

gambar

Sebelum melanjutkan, harap dipahami:

  1. Partikel memiliki sifat, atau sesuatu yang melekat di dalamnya, yang memungkinkan mereka untuk merasakan (atau tidak merasakan) jenis kekuatan tertentu
  2. Partikel-partikel lain yang mengangkut interaksi berinteraksi dengan yang pertama
  3. Sebagai hasil interaksi, partikel mengubah momen, atau mempercepat


gambar

Dalam elektromagnetisme, sifat utama adalah muatan listrik. Tidak seperti gravitasi, itu bisa positif atau negatif. Sebuah foton, sebuah partikel yang mentransfer interaksi yang terkait dengan muatan, mengarah pada fakta bahwa muatan yang sama menolak, dan yang berbeda menarik.

Perlu dicatat bahwa muatan yang bergerak, atau arus listrik, mengalami manifestasi elektromagnetisme lain - magnetisme. Hal yang sama terjadi dengan gravitasi, dan disebut gravitomagnetism (atau gravitoelectromagnetism). Kami tidak akan pergi lebih dalam - intinya adalah bahwa tidak hanya muatan dan pembawa kekuatan, tetapi juga arus.

gambar

Masih ada interaksi nuklir yang kuatyang memiliki tiga jenis biaya. Meskipun semua partikel memiliki energi, dan mereka semua tunduk pada gravitasi, dan meskipun quark, setengah dari lepton dan sepasang boson mengandung muatan listrik - hanya quark dan gluon yang memiliki muatan warna, dan mereka dapat mengalami interaksi nuklir yang kuat.

Ada banyak massa di mana-mana, sehingga gravitasi mudah diamati. Dan karena interaksi dan elektromagnetisme yang kuat cukup kuat, mereka juga mudah diamati.

Tapi bagaimana dengan yang terakhir? Interaksi yang lemah?

gambar

Kami biasanya berbicara tentang dia dalam konteks peluruhan radioaktif. Sebuah quark atau lepton yang berat pecah menjadi yang lebih ringan dan lebih stabil. Ya, interaksi yang lemah relevan. Tetapi dalam contoh ini, entah bagaimana berbeda dari sisa pasukan.

Ternyata interaksi yang lemah juga merupakan kekuatan, mereka jarang membicarakannya. Dia lemah! 10.000.000 kali lebih lemah dari elektromagnetisme pada jarak sepanjang proton.

gambar

Partikel bermuatan selalu memiliki muatan, terlepas dari apakah itu bergerak atau tidak. Tetapi arus listrik yang diciptakannya tergantung pada pergerakannya relatif terhadap partikel lain. Arus menentukan magnet, yang sama pentingnya dengan bagian listrik dari elektromagnetisme. Partikel komposit seperti proton dan neutron memiliki momen magnetik yang signifikan, seperti elektron.

Quark dan lepton datang dalam enam rasa. Quark - atas, bawah, aneh, terpesona, indah, benar (sesuai dengan penandaan alfabetisnya dalam bahasa Latin u, d, s, c, t, b - atas, bawah, aneh, pesona, atas, bawah). Lepton - elektron, elektron-neutrino, muon, muon-neutrino, tau, tau-neutrino. Masing-masing dari mereka memiliki muatan listrik, tetapi juga sebuah wewangian. Jika kita menggabungkan elektromagnetisme dan interaksi lemah untuk mendapatkan interaksi elektro- bunyi , maka masing-masing partikel akan memiliki muatan lemah, atau arus elektro-bunyi, dan konstan interaksi lemah. Semua ini dijelaskan dalam Model Standar, tetapi agak sulit untuk memverifikasi, karena elektromagnetisme sangat kuat.

gambar

Dalam percobaan baru, hasilnya baru-baru ini diterbitkan, kontribusi interaksi lemah pertama kali diukur. Eksperimen ini memungkinkan untuk menentukan interaksi lemah dari quark atas dan bawah

gambar

dan muatan lemah proton dan neutron. Prediksi Model Standar untuk muatan lemah adalah sebagai berikut:

Q W (p) = 0,0710 ± 0,0007,
Q W (n) = -0,9890 ± 0,0007.

Dan menurut hasil hamburan, percobaan menghasilkan nilai-nilai berikut:

Q W (p) = 0,063 ± 0,012,
Q W (n) = -0,975 ± 0,010.

Yang sangat sesuai dengan teori, dengan mempertimbangkan kesalahan. Eksperimen mengatakan bahwa dengan memproses lebih banyak data, mereka akan mengurangi kesalahan lebih lanjut. Dan jika ada kejutan atau ketidaksesuaian dengan Model Standar, itu akan keren! Tetapi tidak ada yang menunjukkan ini:

gambar

Oleh karena itu, partikel memiliki muatan yang lemah, tetapi kami tidak menyebar tentangnya, karena sulit untuk diukur secara tidak realistis. Tapi kami melakukan semua yang sama, dan ternyata, mereka kembali mengkonfirmasi Model Standar.

More articles:


All Articles