พลังที่อ่อนแอเป็นหนึ่งในสี่พลังพื้นฐานที่ควบคุมสสารทั้งหมดในจักรวาล อีกสามประการคือแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าและ ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง- ในขณะที่กองกำลังอื่นๆ รวบรวมสิ่งต่างๆ ไว้ด้วยกัน พลังที่อ่อนแอการเล่น บทบาทใหญ่ในการทำลายล้างของพวกเขา

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ แข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงแต่จะได้ผลเฉพาะในระยะทางที่สั้นมากเท่านั้น แรงทำงานในระดับย่อยอะตอมและเล่น บทบาทชี้ขาดในการให้พลังงานแก่ดวงดาวและสร้างธาตุต่างๆ เธอยังต้องรับผิดชอบ ที่สุดรังสีธรรมชาติในจักรวาล

ทฤษฎีแฟร์มี

นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เอนริโก แฟร์มี พัฒนาทฤษฎีในปี 1933 เพื่ออธิบายการสลายตัวของบีตา ซึ่งเป็นกระบวนการของนิวตรอนที่เปลี่ยนเป็นโปรตอนและการแทนที่อิเล็กตรอน ซึ่งมักเรียกว่าอนุภาคบีตาในบริบทนี้ พระองค์ทรงกำหนด ชนิดใหม่แรงที่เรียกว่าปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอซึ่งรับผิดชอบต่อการสลายตัวซึ่งเป็นกระบวนการพื้นฐานของการเปลี่ยนนิวตรอนให้เป็นโปรตอน นิวตริโน และอิเล็กตรอน ซึ่งต่อมาถูกกำหนดให้เป็นแอนตินิวตริโน

ในตอนแรกแฟร์มีสันนิษฐานว่าระยะทางเป็นศูนย์และการเชื่อมโยงกันเป็นศูนย์ อนุภาคทั้งสองต้องสัมผัสกันเพื่อให้แรงทำงาน ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบว่าแรงอ่อนจริงๆ แล้วเป็นแรงที่แสดงออกมาในระยะทางที่สั้นมาก ซึ่งเท่ากับ 0.1% ของเส้นผ่านศูนย์กลางโปรตอน

แรงไฟฟ้าอ่อน

ขั้นตอนแรกในการหลอมไฮโดรเจนคือการชนกันของโปรตอนสองตัวด้วยแรงที่เพียงพอเพื่อเอาชนะแรงผลักกันที่พวกมันประสบเนื่องจากอันตรกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าของพวกมัน

หากอนุภาคทั้งสองวางอยู่ใกล้กัน พลังอันแข็งแกร่งสามารถยึดเหนี่ยวพวกมันไว้ด้วยกันได้ สิ่งนี้ทำให้เกิดฮีเลียมรูปแบบที่ไม่เสถียร (2 He) ซึ่งมีนิวเคลียสสองตัวที่มีโปรตอนสองตัว ตรงข้ามกับรูปแบบที่เสถียร (4 He) ซึ่งมีนิวตรอนสองตัวและโปรตอนสองตัว

บน ขั้นตอนต่อไปปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเข้ามามีบทบาท เนื่องจากมีโปรตอนมากเกินไป หนึ่งในนั้นจึงสลายตัวด้วยเบต้า หลังจากนั้น ปฏิกิริยาอื่นๆ รวมถึงการก่อตัวขั้นกลางและการหลอมรวมของ 3He จะก่อตัวเป็น 4He ที่เสถียรในที่สุด

เวลาเป็นเหมือนแม่น้ำที่มีเหตุการณ์ผ่านไปและกระแสน้ำก็แรง ทันทีที่สิ่งใดปรากฏต่อหน้าต่อตา สิ่งนั้นก็ถูกพาไปเสียแล้ว และคุณจะเห็นสิ่งอื่นที่จะถูกพัดพาไปในไม่ช้าเช่นกัน

มาร์คัส ออเรลิอุส

เราแต่ละคนมุ่งมั่นที่จะสร้าง ภาพที่สมบูรณ์โลกรวมทั้งภาพของจักรวาลจากที่เล็กที่สุด อนุภาคในระดับสูงสุด แต่กฎของฟิสิกส์บางครั้งก็แปลกและขัดกับสัญชาตญาณมากจนงานนี้อาจล้นหลามสำหรับผู้ที่ยังไม่ได้เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมืออาชีพ

ผู้อ่านถามว่า:

แม้ว่านี่จะไม่ใช่ดาราศาสตร์ แต่คุณช่วยบอกใบ้ให้ฉันหน่อยได้ไหม พลังอันแข็งแกร่งนั้นถูกพาไปด้วยกลูออนและจับควาร์กและกลูออนเข้าด้วยกัน แม่เหล็กไฟฟ้าถูกพาโดยโฟตอนและจับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า แรงโน้มถ่วงน่าจะพัดพาโดยแรงโน้มถ่วงและจับอนุภาคทั้งหมดไว้กับมวล ตัวที่อ่อนแอนั้นถูกพาไปด้วยอนุภาค W และ Z และ... เกี่ยวข้องกับการสลายตัวเหรอ? เหตุใดพลังที่อ่อนแอจึงอธิบายเช่นนี้? แรงที่อ่อนแอมีส่วนในการดึงดูดและ/หรือแรงผลักของอนุภาคใดๆ หรือไม่? และอันไหน? แล้วถ้าไม่ใช่เพราะเหตุใดจึงเป็นอันนี้ของ ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานถ้ามันไม่เกี่ยวข้องกับกองกำลังใด ๆ ล่ะ? ขอบคุณ

เรามาทำความเข้าใจพื้นฐานกันดีกว่า พลังพื้นฐานในจักรวาลมีอยู่สี่แรง ได้แก่ แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างแรง และแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน

และทั้งหมดนี้คือปฏิสัมพันธ์ พลัง สำหรับอนุภาคที่สามารถวัดสถานะได้ การใช้แรงจะเปลี่ยนโมเมนต์ของมัน - ในชีวิตปกติ ในกรณีเช่นนี้เราจะพูดถึงความเร่ง และสำหรับพลังทั้งสามนี้สิ่งนี้ก็เป็นเรื่องจริง

ในกรณีที่มีแรงโน้มถ่วง จำนวนเงินทั้งหมดพลังงาน (ส่วนใหญ่เป็นมวล แต่รวมพลังงานทั้งหมดด้วย) ทำให้กาลอวกาศโค้งงอ และการเคลื่อนที่ของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมดจะเปลี่ยนไปเมื่อมีสิ่งใดๆ ที่มีพลังงาน นี่คือวิธีการทำงานในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิก (ไม่ใช่ควอนตัม) อาจจะมีมากกว่านี้ ทฤษฎีทั่วไป, แรงโน้มถ่วงควอนตัมโดยที่แรงโน้มถ่วงถูกแลกเปลี่ยน นำไปสู่สิ่งที่เราสังเกตเห็นว่าเป็นอันตรกิริยาของแรงโน้มถ่วง

ก่อนที่คุณจะดำเนินการต่อ โปรดทำความเข้าใจ:

1. อนุภาคมีคุณสมบัติหรือบางสิ่งบางอย่างที่มีอยู่ในตัว ซึ่งทำให้พวกมันรู้สึก (หรือไม่รู้สึก) แรงบางประเภท
2. อนุภาคอื่นๆ ที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบกับอนุภาคแรก
3. อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ อนุภาคเปลี่ยนโมเมนต์หรือเร่งความเร็ว

ในแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติหลักคือ ค่าไฟฟ้า- ต่างจากแรงโน้มถ่วงตรงที่สามารถเป็นบวกหรือลบได้ โฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีแรงที่เกี่ยวข้องกับประจุจะส่งผลให้เกิด ค่าใช้จ่ายที่เหมือนกันขับไล่และสิ่งที่แตกต่างจะถูกดึงดูด

เป็นที่น่าสังเกตว่าประจุที่เคลื่อนที่หรือกระแสไฟฟ้าประสบกับปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าอีกอย่างหนึ่งนั่นคือแม่เหล็ก สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับแรงโน้มถ่วง และเรียกว่าแรงโน้มถ่วงของโลก (หรือแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้า) เราจะไม่ลงลึกไปกว่านี้ - ประเด็นก็คือไม่เพียงมีประจุและผู้ให้บริการกองกำลังเท่านั้น แต่ยังมีกระแสน้ำด้วย

นอกจากนี้ยังมีปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รุนแรงซึ่งมีประจุสามประเภท แม้ว่าอนุภาคทั้งหมดจะมีพลังงานและล้วนขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง และถึงแม้ว่าควาร์ก เลปตอนครึ่งหนึ่งและโบซอนคู่หนึ่งจะมีประจุไฟฟ้า แต่มีเพียงควาร์กและกลูออนเท่านั้นที่มีประจุสีและสามารถสัมผัสกับแรงนิวเคลียร์ที่รุนแรงได้

มีมวลอยู่มากมายทุกที่ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจึงสังเกตได้ง่าย และเนื่องจากกำลังแรงและแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างแรง จึงสังเกตได้ง่ายเช่นกัน

แต่อย่างหลังล่ะ? ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ?

เรามักจะพูดถึงเรื่องนี้ในบริบทของการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ควาร์กหนักหรือเลปตันสลายตัวเป็นเบากว่าและเสถียรกว่า ใช่ การโต้ตอบที่อ่อนแอมีส่วนเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ แต่ใน ในตัวอย่างนี้มันแตกต่างไปจากพลังอื่นๆ

ปรากฎว่าปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอก็มีพลังเช่นกัน เพียงแต่ไม่ค่อยมีใครพูดถึง เธออ่อนแอ! อ่อนกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า 10,000,000 เท่าในระยะทางเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน

อนุภาคที่มีประจุจะมีประจุอยู่เสมอ ไม่ว่าอนุภาคจะเคลื่อนที่หรือไม่ก็ตาม แต่ ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยมัน ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของมันสัมพันธ์กับอนุภาคอื่น กระแสไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดความเป็นแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญพอๆ กับส่วนทางไฟฟ้าของแม่เหล็กไฟฟ้า อนุภาคผสมเช่นโปรตอนและนิวตรอนมีความสำคัญ ช่วงเวลาแห่งแม่เหล็กเหมือนกับอิเล็กตรอน

ควาร์กและเลปตันมีหกรสชาติ ควาร์ก - บน, ล่าง, แปลก, มีเสน่ห์, มีเสน่ห์, จริง (ตามตัวอักษรในภาษาละติน u, d, s, c, t, b - ขึ้น, ลง, แปลก, เสน่ห์, บน, ล่าง) Leptons - อิเล็กตรอน, อิเล็กตรอน - นิวตริโน, มิวออน, มิวออน - นิวตริโน, เทา, เทา - นิวตริโน แต่ละอันมีประจุไฟฟ้าแต่ก็มีกลิ่นเช่นกัน ถ้าเรารวมแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ากับแรงอ่อนเพื่อให้ได้แรงไฟฟ้าอ่อน อนุภาคแต่ละตัวจะมีประจุอ่อนหรือกระแสไฟอ่อนและมีแรงอ่อนคงที่ ทั้งหมดนี้อธิบายไว้ในรุ่นมาตรฐาน แต่การทดสอบค่อนข้างยากเนื่องจากแม่เหล็กไฟฟ้ามีกำลังแรงมาก

ในการทดลองใหม่ ผลลัพธ์ที่ได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็วๆ นี้ มีการวัดการมีส่วนร่วมของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นครั้งแรก การทดลองทำให้สามารถระบุปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของควาร์กขึ้นและลงได้

และประจุอ่อนของโปรตอนและนิวตรอน การคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานสำหรับประจุอ่อนคือ:

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

และจากผลการกระเจิง การทดลองได้ค่าต่อไปนี้:

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

ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีได้เป็นอย่างดีโดยคำนึงถึงข้อผิดพลาดด้วย ผู้ทดลองกล่าวว่าการประมวลผลข้อมูลเพิ่มเติมจะช่วยลดข้อผิดพลาดได้มากขึ้น และหากมีเรื่องประหลาดใจหรือข้อขัดแย้งประการใดด้วย รุ่นมาตรฐานมันจะเจ๋ง! แต่ไม่มีอะไรบ่งชี้สิ่งนี้:

ดังนั้นอนุภาคจึงมีประจุอ่อน แต่เราไม่ได้พูดถึงมันเนื่องจากวัดได้ยากเกินจริง แต่อย่างไรก็ตาม เราก็ทำไปแล้ว และดูเหมือนว่าเราได้ยืนยันโมเดลมาตรฐานอีกครั้งแล้ว

แรงอ่อนหรือแรงนิวเคลียร์อ่อนก็เป็นหนึ่งในนั้น สี่ปัจจัยพื้นฐานปฏิสัมพันธ์ในธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความรับผิดชอบต่อการสลายตัวของเบต้าของนิวเคลียส การโต้ตอบนี้เรียกว่าการโต้ตอบที่อ่อนแอเนื่องจากการโต้ตอบอีกสองรายการที่มีนัยสำคัญ ฟิสิกส์นิวเคลียร์(แรงและแม่เหล็กไฟฟ้า) มีลักษณะเป็นความเข้มที่มากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม มันแข็งแกร่งกว่าปฏิสัมพันธ์พื้นฐานครั้งที่สี่ซึ่งก็คือแรงโน้มถ่วงมาก แรงอันตรกิริยาที่อ่อนแอไม่เพียงพอที่จะทำให้อนุภาคอยู่ใกล้กัน (เช่น ก่อตัว รัฐที่เกี่ยวข้อง- มันสามารถปรากฏตัวได้เฉพาะในช่วงการสลายตัวและการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคร่วมกันเท่านั้น

อันตรกิริยาที่อ่อนแอนั้นเป็นปฏิกิริยาในระยะสั้น - มันปรากฏตัวในระยะทางที่เล็กกว่าขนาดของนิวเคลียสของอะตอมอย่างมาก (รัศมีอันตรกิริยาลักษณะเฉพาะคือ 2·10?18 ม.)

พาหะของอันตรกิริยาที่อ่อนแอคือเวกเตอร์โบซอน และ ในกรณีนี้ จะมีความแตกต่างระหว่างปฏิสัมพันธ์ของกระแสอ่อนที่มีประจุกับกระแสอ่อนที่เป็นกลาง อันตรกิริยาของกระแสประจุ (โดยการมีส่วนร่วมของโบซอนที่มีประจุ) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในประจุของอนุภาค และการเปลี่ยนแปลงของเลปตอนและควาร์กบางตัวไปเป็นเลปตอนและควาร์กตัวอื่น ปฏิสัมพันธ์ของกระแสที่เป็นกลาง (โดยการมีส่วนร่วมของโบซอนที่เป็นกลาง) จะไม่เปลี่ยนประจุของอนุภาคและเปลี่ยนเลปตันและควาร์กให้เป็นอนุภาคเดียวกัน

เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอระหว่างการสลายตัวของβ นิวเคลียสของอะตอม- และเมื่อปรากฏออกมา การสลายตัวเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนโปรตอนเป็นนิวตรอนในนิวเคลียสและในทางกลับกัน:

p > n + e+ + ne, n > p + e- + e,

โดยที่ n คือนิวตรอน p คือโปรตอน e- คืออิเล็กตรอน n?e คืออิเล็กตรอนแอนตินิวตริโน

อนุภาคมูลฐานมักแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1) โฟตอน; กลุ่มนี้ประกอบด้วยอนุภาคเพียงอนุภาคเดียว - โฟตอน - ควอนตัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

2) leptons (จากภาษากรีก "leptos" - แสง) มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าและแบบอ่อนเท่านั้น เลปตันประกอบด้วยอิเล็กตรอนและมิวออนนิวทริโน อิเล็กตรอน มิวออนและเลปตันหนักที่ค้นพบในปี 1975 ซึ่งก็คือเลปตันหรือเทาออน ซึ่งมีมวลประมาณ 3487 เมกะไบต์ เช่นเดียวกับปฏิปักษ์ที่เกี่ยวข้องกัน ชื่อเลปตอนนั้นเกิดจากการที่มวลของเลปตอนตัวแรกที่รู้จักมีขนาดเล็กกว่ามวลของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด เลปตันยังรวมถึงนิวทริโนลับซึ่งมีอยู่ด้วย เมื่อเร็วๆ นี้ติดตั้งด้วย;

3) ฮาดรอน (จากภาษากรีก "adros" - ใหญ่แข็งแรง) ฮาดรอนมีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงพร้อมกับแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิกิริยาที่อ่อนแอ ในบรรดาอนุภาคที่กล่าวถึงข้างต้น ได้แก่ โปรตอน นิวตรอน ไพออน และคาน

คุณสมบัติของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอมีคุณสมบัติที่โดดเด่น:

1. เฟอร์มิออนพื้นฐานทั้งหมด (เลปตันและควาร์ก) มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่อ่อนแอ เฟอร์มิออน (จากชื่อของนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี อี. แฟร์มี) เป็นอนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอม อะตอมที่มีค่าโมเมนตัมเชิงมุมครึ่งหนึ่งของค่าโมเมนตัมเชิงมุมของมันเอง ตัวอย่างของเฟอร์มิออน: ควาร์ก (พวกมันก่อตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งก็คือเฟอร์มิออนด้วย), เลปตัน (อิเล็กตรอน, มิวออน, เทาเลปตอน, นิวตริโน) นี่เป็นเพียงปฏิกิริยาเดียวที่นิวตริโนมีส่วนร่วม (ไม่นับแรงโน้มถ่วง ซึ่งไม่มีนัยสำคัญ) สภาพห้องปฏิบัติการ) ซึ่งอธิบายความสามารถในการเจาะทะลุขนาดมหึมาของอนุภาคเหล่านี้ ปฏิกิริยาที่อ่อนแอทำให้เลปตัน ควาร์ก และปฏิปักษ์ของพวกมันแลกเปลี่ยนพลังงาน มวล ประจุไฟฟ้า และ ตัวเลขควอนตัม- นั่นคือหันเข้าหากัน

2. ปฏิกิริยาที่อ่อนแอได้ชื่อมาจากความจริงที่ว่าความเข้มของลักษณะเฉพาะนั้นต่ำกว่าของแม่เหล็กไฟฟ้ามาก ในวิชาฟิสิกส์ อนุภาคมูลฐานความรุนแรงของการโต้ตอบมักจะถูกกำหนดโดยความเร็วของกระบวนการที่เกิดจากการโต้ตอบนี้ ยิ่งกระบวนการเกิดขึ้นเร็วเท่าใด ความเข้มข้นของการโต้ตอบก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ที่พลังงานของการโต้ตอบอนุภาคลำดับ 1 GeV อัตราลักษณะของกระบวนการที่เกิดจากปฏิกิริยาที่อ่อนแอคือประมาณ 10×10 วินาที ซึ่งมากกว่าขนาดประมาณ 11 ลำดับที่มากกว่ากระบวนการแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ กระบวนการที่อ่อนแอนั้นเป็นกระบวนการที่ช้ามาก .

3. คุณลักษณะอีกประการหนึ่งของความรุนแรงของปฏิกิริยาคือเส้นทางอิสระของอนุภาคในสาร ดังนั้น เพื่อที่จะหยุดฮาดรอนที่บินได้เนื่องจากการโต้ตอบที่รุนแรง จำเป็นต้องใช้แผ่นเหล็กที่มีความหนาหลายเซนติเมตร ในเวลาเดียวกันนิวตริโนซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่อ่อนแอเท่านั้นสามารถบินผ่านแผ่นหนาหลายพันล้านกิโลเมตรได้

4. ปฏิกิริยาที่อ่อนแอมีระยะการออกฤทธิ์ที่น้อยมาก - ประมาณ 2·10-18 ม. (หรือประมาณ 1,000 ครั้ง) ขนาดที่เล็กกว่าเมล็ดพืช) ด้วยเหตุนี้ แม้ว่าปฏิกิริยาที่อ่อนแอจะมีความเข้มข้นมากกว่าปฏิกิริยาโน้มถ่วงมาก แต่รัศมีของมันไม่ได้ถูกจำกัด แต่ก็มีบทบาทน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น แม้ว่านิวเคลียสจะอยู่ที่ระยะ 10–10 ม. ปฏิกิริยาที่อ่อนแอจะอ่อนลงไม่เพียงแต่แม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงโน้มถ่วงด้วย

5. ความเข้ม กระบวนการที่อ่อนแอขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างมาก ยิ่งพลังงานสูง ความเข้มก็จะยิ่งสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น เนื่องจากอันตรกิริยาที่อ่อนแอ นิวตรอนซึ่งมีพลังงานนิ่งประมาณ 1 GeV จะสลายตัวในเวลาประมาณ 103 วินาที และ L ไฮเปอร์รอน ซึ่งมีมวลมากกว่าร้อยเท่า จะสลายตัวใน 10–10 วินาที เช่นเดียวกับนิวตริโนที่มีพลัง ภาพตัดขวางสำหรับอันตรกิริยากับนิวคลีออนของนิวตริโนที่มีพลังงาน 100 GeV มีขนาดใหญ่กว่านิวตริโนที่มีพลังงานประมาณ 1 MeV ถึง 6 ลำดับ อย่างไรก็ตามที่พลังงานลำดับหลายร้อย GeV (ในกรอบจุดศูนย์กลางมวลของอนุภาคที่ชนกัน) ความเข้มของปฏิกิริยาที่อ่อนแอจะเทียบได้กับพลังงานของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกมันสามารถ อธิบายในลักษณะที่เป็นเอกภาพว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าที่อ่อนแอ ในฟิสิกส์อนุภาค แรงไฟฟ้าอ่อนคือ คำอธิบายทั่วไปแรงพื้นฐานสองในสี่แรง: แรงอ่อนและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แม้ว่าปฏิกิริยาทั้งสองนี้จะแตกต่างกันมากที่พลังงานต่ำธรรมดา แต่ในทางทฤษฎีแล้วทั้งสองจะแสดงเป็นสอง อาการที่แตกต่างกันหนึ่งปฏิสัมพันธ์ ที่พลังงานเหนือพลังงานรวม (ประมาณ 100 GeV) พวกมันจะรวมกันเป็นปฏิกิริยาอิเล็กโทรอ่อนแอเพียงครั้งเดียว อันตรกิริยาแบบอิเล็กโทรอ่อนแอคืออันตรกิริยาที่ควาร์กและเลปตอนมีส่วนร่วม เปล่งแสงและดูดซับโฟตอน หรือโบซอนเวกเตอร์ตัวกลางหนัก W+, W-, Z0 อี.วี. อธิบายโดยทฤษฎีเกจที่มีความสมมาตรที่แตกสลายไปเอง

6. ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นเพียงปฏิสัมพันธ์พื้นฐานเท่านั้นที่ไม่เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ความเท่าเทียมกัน ซึ่งหมายความว่ากฎที่กระบวนการที่อ่อนแอเชื่อฟังจะเปลี่ยนไปเมื่อมีการสะท้อนระบบ การละเมิดกฎการอนุรักษ์ความเท่าเทียมกันนำไปสู่ความจริงที่ว่ามีเพียงอนุภาคทางซ้าย (ซึ่งมีการหมุนตรงข้ามกับโมเมนตัม) แต่ไม่ใช่อนุภาคทางขวา (ซึ่งมีการหมุนอยู่ในทิศทางเดียวกับโมเมนตัม) เท่านั้น ถึงปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ และในทางกลับกัน: ปฏิปักษ์ที่ถนัดขวามีปฏิกิริยาโต้ตอบที่อ่อนแอ แต่ปฏิปักษ์ที่ถนัดซ้ายนั้นเฉื่อย

การดำเนินการของการผกผันเชิงพื้นที่ P คือการเปลี่ยนแปลง

x, y, z, -x, -y, -z, -, .

การดำเนินการ P เปลี่ยนเครื่องหมายของเวกเตอร์เชิงขั้วใดๆ

การดำเนินการของการผกผันเชิงพื้นที่จะเปลี่ยนระบบให้เป็นกระจกสมมาตร ความสมมาตรของกระจกสังเกตได้ในกระบวนการภายใต้อิทธิพลของความแข็งแกร่งและ ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า- สมมาตรของกระจกในกระบวนการเหล่านี้หมายความว่าในสถานะการเปลี่ยนผ่านของกระจกและสมมาตรจะรับรู้ได้ด้วยความน่าจะเป็นเดียวกัน

2500? หยางเจินหนิง หลี่จงเต่ารับ รางวัลโนเบลในวิชาฟิสิกส์ สำหรับการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่ากฎความเท่าเทียมกันซึ่งนำไปสู่ การค้นพบที่สำคัญในด้านอนุภาคมูลฐาน

7. นอกเหนือจากความเท่าเทียมกันเชิงพื้นที่แล้ว ปฏิกิริยาที่อ่อนแอยังไม่ได้รักษาความเท่าเทียมกันของประจุอวกาศรวม กล่าวคือ ปฏิกิริยาเดียวที่ทราบเท่านั้นที่ฝ่าฝืนหลักการของความไม่แปรเปลี่ยนของ CP

สมมาตรของประจุหมายความว่า หากมีกระบวนการใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับอนุภาค เมื่อพวกมันถูกแทนที่ด้วยปฏิปักษ์ (การผันประจุ) กระบวนการนั้นก็จะดำรงอยู่และเกิดขึ้นด้วยความน่าจะเป็นแบบเดียวกัน ความสมมาตรของประจุหายไปในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับนิวตริโนและแอนตินิวตริโน ในธรรมชาติมีเพียงนิวทริโนทางซ้ายและแอนตินิวตริโนทางขวาเท่านั้นที่มีอยู่ หากแต่ละอนุภาคเหล่านี้ (เพื่อความแน่นอน เราจะพิจารณาว่าอิเล็กตรอนนิวตริโน n และแอนตินิวตริโน e) อยู่ภายใต้การดำเนินการของการผันประจุ จากนั้นพวกมันก็จะกลายเป็นวัตถุที่ไม่มีอยู่จริงซึ่งมีเลขเลปตันและเฮลิซีต

ดังนั้นในการโต้ตอบที่อ่อนแอ ค่าคงที่ของ P- และ C จะถูกละเมิดพร้อมกัน อย่างไรก็ตาม จะเกิดอะไรขึ้นหากทำการผ่าตัดนิวตริโน (แอนตินิวตริโน) สองครั้งติดต่อกัน? P- และ C_transformations (ลำดับของการดำเนินการไม่สำคัญ) จากนั้นเราจะได้นิวตริโนที่มีอยู่ในธรรมชาติอีกครั้ง ลำดับการดำเนินงานและ (หรือใน ลำดับย้อนกลับ) เรียกว่าการแปลง CP ผลลัพธ์ของ CP_transformation (การผกผันแบบรวม) not และ e เป็นดังนี้:

ดังนั้น สำหรับนิวตริโนและแอนตินิวตริโน การดำเนินการที่เปลี่ยนอนุภาคให้เป็นปฏิปักษ์จึงไม่ใช่การดำเนินการผันประจุ แต่เป็นการแปลง CP

ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ- หนึ่งในสี่กองทุนที่รู้จัก การโต้ตอบระหว่าง . เอส.วี. อ่อนแอกว่าแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและแม่เหล็กมาก ปฏิสัมพันธ์ แต่แข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงมาก ในยุค 80 ได้รับการสถาปนาแล้วว่าอ่อนแอและเอลแม็ก การโต้ตอบ - ความแตกต่าง การสำแดงของความเป็นหนึ่งเดียว ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าอ่อน.

ความรุนแรงของการโต้ตอบสามารถตัดสินได้จากความเร็วของกระบวนการที่เกิดขึ้น โดยปกติแล้วอัตราของกระบวนการจะถูกเปรียบเทียบกันที่พลังงานของ GeV ซึ่งเป็นลักษณะของฟิสิกส์อนุภาคเบื้องต้น ด้วยพลังงานดังกล่าว กระบวนการที่เกิดจากอันตรกิริยารุนแรงจะเกิดขึ้นในเวลา s, el-magn กระบวนการเมื่อเวลาผ่านไป เวลาที่เป็นลักษณะเฉพาะของกระบวนการที่เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์ (กระบวนการที่อ่อนแอ) อื่นๆ อีกมากมาย:c ดังนั้นในโลกของอนุภาคมูลฐาน กระบวนการที่อ่อนแอจะดำเนินการช้ามาก

ลักษณะเฉพาะของการมีปฏิสัมพันธ์อีกประการหนึ่งคืออนุภาคในสสาร อนุภาคที่มีปฏิกิริยารุนแรง (แฮดรอน) สามารถกักไว้ได้ด้วยแผ่นเหล็กที่มีความหนาหลายระดับ หลายสิบเซนติเมตร ในขณะที่นิวตริโนซึ่งมีความเร็วนิวตริโนเพียงเท่านั้น จะผ่านไปโดยไม่เกิดการชนกันแม้แต่ครั้งเดียว ผ่านแผ่นเหล็กที่มีความหนาประมาณหนึ่งพันล้านกิโลเมตร แรงโน้มถ่วงยังอ่อนลงอีกด้วย ปฏิสัมพันธ์ความแรงของพลังงานประมาณ 1 GeV นั้นน้อยกว่าพลังงานแสงอาทิตย์ 10 33 เท่า อย่างไรก็ตามโดยปกติแล้วบทบาทของแรงโน้มถ่วง ปฏิสัมพันธ์นั้นชัดเจนกว่าบทบาทของศตวรรษที่ S. นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแรงโน้มถ่วง ปฏิสัมพันธ์ เช่น ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า มีช่วงของการกระทำที่กว้างใหญ่อย่างไม่สิ้นสุด ตัวอย่างเช่น แรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวโลก แรงดึงดูดของอะตอมทั้งหมดที่ประกอบเป็นโลก ปฏิกิริยาที่อ่อนแอมีช่วงของการกระทำที่สั้นมาก: ประมาณ 2*10 -16 ซม. (ซึ่งมีขนาดน้อยกว่ารัศมีของการโต้ตอบที่รุนแรงสามคำสั่ง) ด้วยเหตุนี้ตัวอย่างเช่น S. v. ระหว่างนิวเคลียสของอะตอมใกล้เคียงสองอะตอมซึ่งอยู่ที่ระยะ 10 -8 ซม. นั้นมีขนาดเล็กมากโดยประมาทและอ่อนแอกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังมีแรงโน้มถ่วงอีกด้วย ปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา

อย่างไรก็ตามแม้จะมีขนาดที่เล็กและการกระทำที่สั้น แต่ศตวรรษ S. มีบทบาทสำคัญในธรรมชาติ ดังนั้นหากเป็นไปได้ที่จะ "ปิด" พลังงานแสงอาทิตย์ดวงอาทิตย์ก็จะดับลงเนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนโปรตอนเป็นนิวตรอนโพซิตรอนและนิวตริโนจะเป็นไปไม่ได้อันเป็นผลมาจากการที่โปรตอนสี่ตัวกลายเป็น 4 เขา โพซิตรอน 2 ตัว และนิวตริโน 2 ตัว กระบวนการนี้ทำหน้าที่เป็นกระบวนการหลัก แหล่งพลังงานจากดวงอาทิตย์และดวงดาวส่วนใหญ่ (ดู วัฏจักรไฮโดรเจน) กระบวนการของศตวรรษที่ S. โดยการปล่อยนิวตริโนโดยทั่วไปจะมีความสำคัญอย่างยิ่ง วิวัฒนาการของดวงดาวเนื่องจากดาวฤกษ์ที่ร้อนจัดจะสูญเสียพลังงานจากการระเบิด ซุปเปอร์โนวาด้วยการก่อตัวของพัลซาร์ เป็นต้น หากไม่มีพลังงานแสงอาทิตย์ มิวออน มีซอน และอนุภาคแปลก ๆ มีเสน่ห์ ซึ่งสลายตัวไปตามพลังงานแสงอาทิตย์ก็จะคงที่และแพร่หลายในสสารธรรมดา บทบาทที่สำคัญของ SE ดังกล่าวเกิดจากการที่มันไม่ได้อยู่ภายใต้ข้อห้ามหลายประการที่เป็นลักษณะเฉพาะของพลังแรงสูงและแม่เหล็กเอล การโต้ตอบ โดยเฉพาะ S.v. เปลี่ยนเลปตันที่มีประจุเป็นนิวตริโน และประเภทหนึ่ง (รส) เป็นควาร์กประเภทอื่น

ความเข้มข้นของกระบวนการที่อ่อนแอจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามพลังงานที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น, การสลายตัวของเบต้านิวตรอนการปล่อยพลังงานใน Krom มีขนาดเล็ก (~1 MeV) ใช้เวลาประมาณ 10 3 วินาที ซึ่งมากกว่าอายุการใช้งานของไฮเปอร์รอน 10 13 เท่า พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวคือ ~100 MeV ภาพตัดขวางอันตรกิริยากับนิวคลีออนสำหรับนิวทริโนที่มีพลังงานประมาณ 100 GeV มีค่าประมาณ มากกว่านิวตริโนที่มีพลังงาน ~1 MeV ถึงล้านเท่า ตามทฤษฎี แนวคิดการเติบโตของหน้าตัดจะดำเนินต่อไปตามพลังงานของลำดับต่างๆ GeV หลายร้อย (ในระบบจุดศูนย์กลางความเฉื่อยของอนุภาคที่ชนกัน) ที่พลังงานเหล่านี้และการถ่ายโอนโมเมนตัมขนาดใหญ่ ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการดำรงอยู่ของ โบซอนเวกเตอร์ระดับกลาง- ที่ระยะห่างระหว่างอนุภาคที่ชนกันนั้นเล็กกว่า 2*10 -16 ซม. มาก (ความยาวคลื่นคอมป์ตันของโบซอนกลาง) S.v. และเอล-แม็กน์ ปฏิสัมพันธ์มีความรุนแรงเกือบเท่ากัน

นาอิบ. กระบวนการทั่วไปที่เกิดจากศตวรรษที่ S. - การสลายตัวของเบต้านิวเคลียสของอะตอมกัมมันตภาพรังสี ในปี 1934 อี. แฟร์มี ได้สร้างทฤษฎีการสลายตัวที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตบางชนิด การปรับเปลี่ยนเป็นพื้นฐานของทฤษฎีที่ตามมาของสิ่งที่เรียกว่า ระบบโฟร์เฟอร์มิออนสากลในท้องถิ่น (อันตรกิริยาของเฟอร์มี) ตามทฤษฎีของแฟร์มี อิเล็กตรอนและนิวตริโน (อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น) ที่หลุดออกมาจากนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีไม่ได้อยู่ในนั้นมาก่อน แต่เกิดขึ้นในขณะที่สลายตัว ปรากฏการณ์นี้คล้ายกับการปล่อยโฟตอนพลังงานต่ำ ( แสงที่มองเห็น) อะตอมหรือโฟตอนที่ตื่นเต้น พลังงานสูง(-ควอนตัม) นิวเคลียสที่ตื่นเต้น สาเหตุของกระบวนการดังกล่าวคือปฏิสัมพันธ์ของไฟฟ้า อนุภาคที่มีเอล-แม็กน์ สนาม: อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ถูกสร้างขึ้น กระแสไฟฟ้าซึ่งรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า สนาม; อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ อนุภาคจะถ่ายโอนพลังงานไปยังควอนตัมของสนามนี้ ซึ่งก็คือโฟตอน ปฏิกิริยาระหว่างโฟตอนกับเอล-แม็กน์ ปัจจุบันอธิบายโดยการแสดงออก ก- ที่นี่ จ- ไฟฟ้าเบื้องต้น ประจุซึ่งเป็นค่าคงที่ของเอล-แม็กน์ ปฏิสัมพันธ์ (ดู ค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์), A- ตัวดำเนินการสนามโฟตอน (เช่น ตัวดำเนินการสร้างโฟตอนและการทำลายล้าง), j em - ตัวดำเนินการความหนาแน่นของ el-magn ปัจจุบัน. (บ่อยครั้ง การแสดงออกของกระแสแม่เหล็กไฟฟ้ายังรวมถึงตัวคูณด้วย จ.) ค่าใช้จ่ายทั้งหมดมีส่วนสนับสนุน j em อนุภาค ตัวอย่างเช่น คำที่สอดคล้องกับอิเล็กตรอนมีรูปแบบ: โดยที่ คือผู้ดำเนินการในการทำลายล้างของอิเล็กตรอนหรือการกำเนิดของโพซิตรอน และคือผู้ดำเนินการของการกำเนิดของอิเล็กตรอนหรือการทำลายล้างของโพซิตรอน [เพื่อความเรียบง่าย จะไม่แสดงไว้ด้านบนนั้น j em เช่นเดียวกับ ก, เป็นเวกเตอร์สี่มิติ หากให้เจาะจงกว่านั้น คุณควรเขียนชุดนิพจน์สี่รายการโดยที่ - เมทริกซ์ดิแรก= 0, 1, 2, 3 แต่ละนิพจน์เหล่านี้จะถูกคูณด้วยองค์ประกอบที่สอดคล้องกันของเวกเตอร์สี่มิติ]

ปฏิสัมพันธ์นี้อธิบายไม่เพียงแต่การแผ่รังสีและการดูดซับโฟตอนโดยอิเล็กตรอนและโพซิตรอนเท่านั้น แต่ยังอธิบายกระบวนการต่างๆ เช่น การสร้างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอนโดยโฟตอนด้วย (ดู การเกิดของคู่รัก)หรือ การทำลายล้างคู่เหล่านี้เป็นโฟตอน การแลกเปลี่ยนโฟตอนระหว่างสองประจุ อนุภาคนำไปสู่การมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน เป็นผลให้เกิดการกระเจิงของอิเล็กตรอนโดยโปรตอนซึ่งแสดงไว้ในแผนผัง แผนภาพไฟน์แมน, นำเสนอในรูป. 1. เมื่อโปรตอนในนิวเคลียสผ่านจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง ปฏิกิริยาเดียวกันสามารถนำไปสู่การเกิดคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน (รูปที่ 2)

ทฤษฎีการสลายตัวของเฟอร์มีมีความคล้ายคลึงกับทฤษฎีแม่เหล็กเอล กระบวนการ แฟร์มีใช้ทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับอันตรกิริยาของ "กระแสน้ำอ่อน" สองกระแส (ดู ปัจจุบันในทฤษฎีสนามควอนตัม) แต่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยการแลกเปลี่ยนอนุภาค - ควอนตัมสนาม (โฟตอนในกรณีของปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า) แต่เป็นการสัมผัสกัน นี่คืออันตรกิริยาระหว่างเฟอร์มิออน 4 ฟิลด์ (เฟอร์มิออน 4 ตัว p, n, e และนิวตริโน v) ในยุคปัจจุบัน สัญกรณ์มีรูปแบบ: - ที่นี่ จี เอฟ- ค่าคงที่แฟร์มี หรือค่าคงที่ของอันตรกิริยาสี่เฟอร์เมียนแบบอ่อน ทดลอง ความหมายของการตัด erg*cm 3 (ค่าจะมีมิติเป็นกำลังสองของความยาว และในหน่วยเป็นค่าคงที่ , ที่ไหน ม- มวลโปรตอน), - ตัวดำเนินการกำเนิดโปรตอน (การทำลายล้างแอนติโปรตอน), - ตัวดำเนินการทำลายล้างนิวตรอน (การกำเนิดของแอนตินิวตรอน), - ตัวดำเนินการกำเนิดอิเล็กตรอน (การทำลายล้างโพซิตรอน), โวลต์ - ผู้ดำเนินการทำลายนิวตริโน (การเกิดแอนตินิวตริโน) (ที่นี่และต่อจากนี้ไปผู้ดำเนินการสร้างและทำลายล้างอนุภาคจะถูกระบุด้วยสัญลักษณ์ของอนุภาคที่เกี่ยวข้องซึ่งพิมพ์ด้วยตัวหนา) กระแสที่แปลงนิวตรอนเป็นโปรตอนต่อมาถูกเรียกว่านิวคลีออนและกระแส - เลปตัน แฟร์มีตั้งสมมุติฐานเช่นนั้น เหมือนเอล-แม็กน์ กระแสน้ำที่อ่อนแรงก็เป็นเวกเตอร์สี่มิติเช่นกัน ดังนั้น ปฏิกิริยาของแฟร์มีจึงถูกเรียกว่า เวกเตอร์

คล้ายกับการเกิดของคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน (รูปที่ 2) การสลายตัวของนิวตรอนสามารถอธิบายได้ด้วยแผนภาพที่คล้ายกัน (รูปที่ 3) [ปฏิปักษ์จะมีเครื่องหมาย “ทิลเดอ” อยู่เหนือสัญลักษณ์ของอนุภาคที่เกี่ยวข้อง] . ปฏิสัมพันธ์ของกระแสเลปตันและนิวคลีออนควรนำไปสู่กระบวนการอื่น ๆ เป็นต้น ปฏิกิริยา (รูปที่ 4) นึ่ง (รูปที่ 5) และ ฯลฯ

สิ่งมีชีวิต ความแตกต่างระหว่างกระแสอ่อนและกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าก็คือ กระแสอ่อนจะเปลี่ยนประจุของอนุภาค ในขณะที่กระแสไฟฟ้าเปลี่ยนประจุของอนุภาค กระแสไม่เปลี่ยนแปลง: กระแสอ่อนเปลี่ยนนิวตรอนเป็นโปรตอน อิเล็กตรอนเป็นนิวทริโน และแม่เหล็กไฟฟ้าปล่อยให้โปรตอนเป็นโปรตอน และอิเล็กตรอนเป็นอิเล็กตรอน ดังนั้นจึงเรียกว่า tokii ev ที่อ่อนแอ กระแสประจุ- ตามคำศัพท์นี้ แม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดา ปัจจุบันของเธอคือ กระแสที่เป็นกลาง.

ทฤษฎีของ Fermi มีพื้นฐานมาจากผลการศึกษาสามแบบที่แตกต่างกัน พื้นที่: 1) การทดลอง การวิจัยของศตวรรษที่ S. นั้นเอง (-สลายตัว) ซึ่งนำไปสู่สมมติฐานของการมีอยู่ของนิวตริโน 2) การทดลอง การวิจัยเกี่ยวกับแรงอย่างสูง () ซึ่งนำไปสู่การค้นพบโปรตอนและนิวตรอนและความเข้าใจว่านิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคเหล่านี้ 3) การทดลอง และเชิงทฤษฎี การวิจัยเอลแมกเนติก ปฏิสัมพันธ์อันเป็นผลมาจากการวางรากฐาน ทฤษฎีควอนตัมสาขา การพัฒนาต่อไปฟิสิกส์ของอนุภาคได้ยืนยันซ้ำแล้วซ้ำเล่าถึงการพึ่งพาอาศัยกันอย่างมีประสิทธิผลของการวิจัยเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กแรง ความอ่อนแอ และสนามแม่เหล็กเอล การโต้ตอบ

ทฤษฎีสากลสี่เฟอร์มิออน sv แตกต่างจากทฤษฎีของแฟร์มีหลายประการและประเด็นต่างๆ ความแตกต่างเหล่านี้ซึ่งเกิดขึ้นในปีต่อๆ มาอันเป็นผลมาจากการศึกษาอนุภาคมูลฐาน แบ่งได้ดังนี้

สมมติฐานที่ว่า S.v. ไม่รักษาความเท่าเทียมกัน ถูกเสนอโดย Lee Tsung-Dao และ Yang Chen Ning ในปี 1956 ด้วยทฤษฎี การวิจัยการสลายตัว K-มีซอน;ความล้มเหลวในไม่ช้า ร- และ Parities ของ C ถูกค้นพบโดยการทดลองในการสลายตัวของนิวเคลียส [Bu Chien-Shiung และเพื่อนร่วมงาน] ในการสลายตัวของมิวออน [R. Garwin (R. Garwin), L. Lederman (L. Lederman), V. Telegdi (V. Telegdi), J. Friedman (J. Friedman) ฯลฯ] และในการสลายอนุภาคอื่น ๆ

สรุปการทดลองครั้งใหญ่ วัสดุ M. Gell-Mann, P. Feynman, P. Marshak และ E. Sudarshan ในปี 1957 เสนอทฤษฎีของ universal S. v. - สิ่งที่เรียกว่า วี- ก-ทฤษฎี. ในสูตรที่อิงตามโครงสร้างควาร์กของฮาดรอน ทฤษฎีนี้ก็คือกระแสประจุไฟฟ้าอ่อนทั้งหมด ju คือผลรวมของกระแสเลปตันและกระแสควาร์ก โดยกระแสเบื้องต้นแต่ละกระแสจะมีเมทริกซ์ Dirac รวมกันเหมือนกัน

เมื่อปรากฏออกมาในภายหลังเครื่องชาร์จ กระแสเลปตันซึ่งแสดงไว้ในทฤษฎีแฟร์มีด้วยเทอมเดียว คือผลรวมของสามเทอม: และแต่ละข้อกล่าวหาที่ทราบ เลปตัน (อิเล็กตรอน มิวออน และ เลปตันหนัก) รวมอยู่ในค่าธรรมเนียมแล้ว ปัจจุบันกับคุณ นิวตริโน.

ค่าใช้จ่าย กระแสฮาโดรนิกซึ่งแสดงโดยคำศัพท์ในทฤษฎีแฟร์มี คือผลรวมของกระแสควาร์ก ในปี 1992 มีการรู้จักควาร์ก 5 ประเภท ซึ่งเป็นที่ที่ใช้สร้างฮาดรอนที่รู้จักทั้งหมด และการดำรงอยู่ของควาร์กที่หก ( ทีกับ ถาม=+2/3) กระแสควาร์กที่มีประจุ เช่นเดียวกับกระแสเลปตัน มักจะเขียนเป็นผลรวมของสามเทอม:

อย่างไรก็ตาม นี่คือผลรวมเชิงเส้นของตัวดำเนินการ ง ส ข, ดังนั้นกระแสประจุควาร์กจึงประกอบด้วยเก้าเทอม กระแสแต่ละกระแสคือผลรวมของกระแสเวกเตอร์และกระแสแนวแกนที่มีค่าสัมประสิทธิ์เท่ากับความสามัคคี

ค่าสัมประสิทธิ์ของกระแสควาร์กที่มีประจุเก้ากระแสมักจะแสดงเป็นเมทริกซ์ขนาด 3x3 ซึ่งขอบของกระแสนั้นถูกกำหนดพารามิเตอร์ด้วยมุมสามมุมและแฟกเตอร์เฟสที่แสดงลักษณะของการรบกวน CP-ค่าคงที่ในการสลายตัวที่อ่อนแอ เมทริกซ์นี้เรียกว่า โคบายาชิ - เมทริกซ์มาสกาวะ (M. Kobayashi, T. Maskawa)

ลากรองจ์เกียน เอส.วี. กระแสประจุมีรูปแบบ:

ผู้กิน, คอนจูเกต ฯลฯ) ปฏิสัมพันธ์ของกระแสไฟฟ้าที่มีประจุนี้อธิบายเชิงปริมาณของกระบวนการที่อ่อนแอจำนวนมาก: leptonic, semi-leptonic ( ฯลฯ) และไม่ใช่ leptonic ( , ฯลฯ) กระบวนการเหล่านี้จำนวนมากถูกค้นพบหลังปี 1957 ในช่วงเวลานี้ มีการค้นพบปรากฏการณ์ใหม่โดยพื้นฐานสองประการ: การละเมิดค่าคงที่ของ CP และกระแสที่เป็นกลาง

การละเมิดค่าคงที่ของ CP ถูกค้นพบในปี 1964 ในการทดลองของเจ. คริสเทนสัน, เจ. โครนิน, วี. ฟิทช์ และอาร์. เทอร์ลีย์ ซึ่งสังเกตการสลายของมีซอน K° ที่มีอายุยืนยาวออกเป็นสองมีซอน ต่อมาพบการละเมิดค่าคงที่ของ CP ในการสลายตัวของเซมิเลปโทนิก เพื่อชี้แจงลักษณะของปฏิสัมพันธ์ที่ไม่แปรเปลี่ยนของ CP การค้นหา k-l เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง กระบวนการ CP ที่ไม่แปรเปลี่ยนในการสลายตัวหรือปฏิกิริยาของอนุภาคอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การค้นหาโมเมนต์ไดโพลนิวตรอนเป็นที่สนใจอย่างยิ่ง (การมีอยู่ของโมเมนต์นั้นจะหมายถึงการละเมิดค่าคงที่ในส่วนที่เกี่ยวกับ การกลับเวลาและดังนั้นตามทฤษฎีบท รฟทและความแปรปรวนของ CP)

การมีอยู่ของกระแสที่เป็นกลางถูกทำนายโดยทฤษฎีรวมของกระแสอ่อนและกระแสไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในยุค 60 Sh. Glashow, S. Weinberg, A. Salam และคนอื่นๆ และต่อมาได้รับชื่อนี้ ทฤษฎีมาตรฐานของอันตรกิริยาอิเล็กโทรอ่อนแอ ตามทฤษฎีนี้ S. v. ไม่ใช่ปฏิสัมพันธ์การสัมผัสของกระแส แต่เกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนโบซอนเวกเตอร์ระดับกลาง ( W + , W - , Z 0) - อนุภาคขนาดใหญ่ที่มีการหมุน 1 ในกรณีนี้ โบซอนจะทำปฏิกิริยากับประจุ กระแสน้ำ (รูปที่ 6) และ ซี 0-โบซอนเป็นกลาง (รูปที่ 7) ตามทฤษฎีมาตรฐาน โบซอนตัวกลาง 3 ตัวและโฟตอน 1 ตัวเป็นเวกเตอร์ควอนตัม หรือที่เรียกว่า เขตข้อมูลเกจซึ่งทำหน้าที่ถ่ายโอนโมเมนตัมสี่มิติขนาดใหญ่แบบไม่แสดงอาการ ( , ม.ซ, ที่ไหน ม ก , ม ซ- มวลชน ว- และ Z-bosons ในรูปพลังงาน หน่วย) มีค่าเท่ากันโดยสมบูรณ์ กระแสน้ำที่เป็นกลางถูกค้นพบในปี 1973 ในปฏิกิริยาระหว่างนิวตริโนและแอนตินิวตริโนกับนิวคลีออน ต่อมามีการค้นพบกระบวนการกระเจิงของมิวออนนิวตริโนโดยอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับผลกระทบของการไม่อนุรักษ์พาริตีในปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับนิวคลีออน ซึ่งเกิดจากกระแสเป็นกลางของอิเล็กตรอน (ผลกระทบเหล่านี้ถูกพบครั้งแรกในการทดลองเกี่ยวกับการไม่อนุรักษ์พาริตีใน การเปลี่ยนผ่านของอะตอมดำเนินการในโนโวซีบีสค์โดย L. M. Barkov และ M. S. Zolotorev รวมถึงในการทดลองเกี่ยวกับการกระเจิงของอิเล็กตรอนบนโปรตอนและดิวเทอรอนในสหรัฐอเมริกา)

ปฏิสัมพันธ์ของกระแสที่เป็นกลางอธิบายโดยคำที่เกี่ยวข้องใน S.V. Lagrangian:

โดยที่พารามิเตอร์ไร้มิติ ในทฤษฎีมาตรฐาน (ค่าทดลอง p เกิดขึ้นพร้อมกับ 1 ภายใน 1 เปอร์เซ็นต์ของความแม่นยำในการทดลองและความแม่นยำในการคำนวณ การแก้ไขรังสี)- กระแสไฟฟ้าเป็นกลางอ่อนทั้งหมดมีส่วนสนับสนุนจากเลปตันและควาร์กทั้งหมด:

มาก ทรัพย์สินที่สำคัญกระแสน้ำที่เป็นกลางคือว่ามันเป็นแนวทแยง กล่าวคือ พวกมันถ่ายโอนเลปตอน (และควาร์ก) เข้าสู่ตัวมันเอง และไม่ไหลไปเป็นเลปตอนตัวอื่น (ควาร์ก) เช่นเดียวกับในกรณีของกระแสที่มีประจุ กระแสเป็นกลางของควาร์กและเลปตันทั้ง 12 กระแสเป็นผลรวมเชิงเส้นของกระแสตามแนวแกนที่มีค่าสัมประสิทธิ์ ฉัน 3และกระแสเวกเตอร์พร้อมค่าสัมประสิทธิ์ , ที่ไหน ฉัน 3- การฉายภาพที่สามของสิ่งที่เรียกว่า อ่อนแอ การหมุนของไอโซโทป, Q- ประจุอนุภาค และ - มุมไวน์เบิร์ก.

ความจำเป็นของการมีอยู่ของสนามเวกเตอร์สี่สนามของโบซอนกลาง ว + , ว -, ซี 0และโฟตอน กต่อไปจะอธิบายได้ ทาง. ดังที่ทราบกันดีใน el-magn ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้า ชาร์จเล่น บทบาทสองเท่า: ด้านหนึ่งเป็นปริมาณอนุรักษ์ และอีกด้านหนึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแม่เหล็กไฟฟ้า สนามที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่มีประจุ (ค่าคงตัวของปฏิกิริยาโต้ตอบ จ)- นี่คือบทบาทของไฟฟ้า ประจุได้มาจากเกจซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่าสมการของทฤษฎีไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคที่มีประจุถูกคูณด้วยปัจจัยเฟสตามอำเภอใจขึ้นอยู่กับจุดอวกาศ-เวลา [ท้องถิ่น สมมาตร U(1)] และในเวลาเดียวกัน el-magn สนาม ซึ่งเป็นสนามเกจ มีการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงกลุ่มท้องถิ่น คุณ(1) ด้วยประจุประเภทหนึ่งและสนามเกจหนึ่งสนามที่เดินทางระหว่างกัน (กลุ่มดังกล่าวเรียกว่า Abelian) คุณสมบัติที่ระบุคือไฟฟ้า ประจุทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นในการสร้างทฤษฎีและปฏิสัมพันธ์ประเภทอื่นๆ ในทฤษฎีเหล่านี้ ปริมาณอนุรักษ์ (เช่น การหมุนของไอโซโทป) เป็นแหล่งที่มาของสนามเกจบางสนามพร้อมกันที่ถ่ายโอนอันตรกิริยาระหว่างอนุภาค ในกรณีที่มีหลายอย่าง ประเภทของ “ประจุ” (เช่น การฉายภาพการหมุนของไอโซโทปที่แตกต่างกัน) เมื่อแยกจากกัน การเปลี่ยนแปลงไม่ได้สับเปลี่ยนกัน (กลุ่มการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่ Abelian) ปรากฎว่าจำเป็นต้องแนะนำหลายรายการ เขตข้อมูลเกจ (มีการเรียกเขตข้อมูลเกจหลายช่องที่สอดคล้องกับสมมาตรที่ไม่ใช่แบบอาบีเลียนในท้องถิ่น ฟิลด์ Young-Mills.) โดยเฉพาะไอโซโทปนั้น หมุน [ซึ่งกลุ่มท้องถิ่นตอบสนอง สุ(2)]ทำหน้าที่เป็นค่าคงที่ของการโต้ตอบ จำเป็นต้องมีช่องข้อมูลเกจ 3 ช่องที่มีประจุ 1 และ 0 เนื่องจากในศตวรรษที่ S. กระแสประจุของคู่อนุภาคมีส่วนเกี่ยวข้อง ฯลฯ จึงมีความเชื่อกันว่าคู่เหล่านี้เป็นคู่ของหมู่ไอโซสปินที่อ่อนแอ กล่าวคือ กลุ่ม สุ(2)- ค่าคงที่ของทฤษฎีภายใต้การแปลงกลุ่มเฉพาะที่ ส.อ.(2) กำหนดให้ต้องมีสนามเกจไร้มวลแฝดสามตามที่ระบุไว้ ว+, ว - , ว 0แหล่งที่มาของไอโซสปินที่อ่อนแอ (ค่าคงที่ของปฏิกิริยาโต้ตอบ ก)- โดยการเปรียบเทียบกับการมีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงซึ่ง ไฮเปอร์ชาร์จ Yอนุภาคที่รวมอยู่ในไอโซโทป มัลติเพลต กำหนดโดย f-loy ถาม = ฉัน 3 + ใช่/2(ที่ไหน ฉัน 3- การฉายภาพไอโซสปินครั้งที่สาม, ก ถาม- ไฟฟ้า การชาร์จ) พร้อมกับไอโซสปินที่อ่อนแอ จึงมีการแนะนำไฮเปอร์ชาร์จแบบอ่อน แล้วช่วยประหยัดไฟ ประจุและไอโซสปินแบบอ่อนสอดคล้องกับการอนุรักษ์ไฮเปอร์ประจุแบบอ่อน [กลุ่ม [ ยู(1)]. ไฮเปอร์ชาร์จที่อ่อนแอคือที่มาของสนามเกจที่เป็นกลาง บี 0(ค่าคงที่ของการโต้ตอบ กรัม")- การซ้อนทับเชิงเส้นตรงตั้งฉากร่วมกันสองรายการ บี°และ ว.°อธิบายสนามโฟตอน กและสนาม Z-boson:

ที่ไหน - มันเป็นขนาดของมุมที่กำหนดโครงสร้างของกระแสที่เป็นกลาง นอกจากนี้ยังกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่ด้วย กซึ่งแสดงลักษณะปฏิสัมพันธ์ของโบซอนกับกระแสอ่อนและค่าคงที่ จซึ่งแสดงลักษณะปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนกับไฟฟ้า ไฟฟ้าช็อต:

เพื่อให้ส.ถึง. มีลักษณะเป็นพิสัยสั้น โบซอนกลางควรมีขนาดใหญ่ ในขณะที่ควอนต้าของสนามเกจเดิม - - ไม่มีมวล ตามทฤษฎีมาตรฐาน การปรากฏตัวของมวลในโบซอนขั้นกลางจะเกิดขึ้นเมื่อใด ความสมมาตรที่เกิดขึ้นเองทำลาย SU(2) X U(1)ก่อน คุณ(1) em- นอกจากนี้การซ้อนของสนามแห่งหนึ่ง บี 0และ ว 0- โฟตอน ( ก) ยังคงไม่มีมวล โดย a- และ Z-bosons จะมีมวล:

มาทดลองกัน ให้ข้อมูลเกี่ยวกับกระแสที่เป็นกลาง - มวลที่คาดหวังสอดคล้องกับสิ่งนี้ ว- และ Z-โบซอน ตามลำดับ และ

สำหรับการตรวจจับ ว- และ Z-bosons ถูกสร้างขึ้นเป็นพิเศษ สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งซึ่งโบซอนเหล่านี้เกิดจากการชนกันของลำแสงพลังงานสูงที่ชนกัน การติดตั้งครั้งแรกเริ่มดำเนินการในปี 1981 ที่ CERN ในปี 1983 มีรายงานเกี่ยวกับการตรวจพบกรณีแรกของการผลิตโบซอนเวกเตอร์ระดับกลางที่ CERN ข้อมูลการเกิดถูกตีพิมพ์ในปี 1989 ว- และ ซี-โบซอนที่เครื่องชนโปรตอน-แอนติโปรตอนของอเมริกา - เทวาตรอน ที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติแฟร์มี (FNAL) เคคอน 1980 จำนวนเต็ม ว- และ Z-bosons ที่สังเกตได้จากตัวชนกันของโปรตอน-แอนติโปรตอนที่ CERN และ FNAL มีจำนวนเป็นร้อย

ในปี 1989 เครื่องชนกันของอิเล็กตรอน-โพซิทรอย LEP ที่ CERN และ SLC ที่ Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) ได้เริ่มดำเนินการ งานของ LEP ประสบความสำเร็จเป็นพิเศษ โดยเมื่อต้นปี 1991 มีการบันทึกกรณีการสร้างและการสลายตัวของ Z โบซอนมากกว่าครึ่งล้านกรณี การศึกษาการสลายตัวของ Z-boson แสดงให้เห็นว่าไม่มีนิวตริโนอื่นใดในธรรมชาติ ยกเว้นที่ทราบก่อนหน้านี้ กับ ความแม่นยำสูงวัดมวลของ Z-boson: เสื้อ z = 91.173 0.020 GeV (มวลของ W โบซอนมีความแม่นยำต่ำกว่ามาก: ม.ก= 80.220.26 GeV) กำลังศึกษาคุณสมบัติ ว- และ Z-bosons ยืนยันความถูกต้องของแนวคิดพื้นฐาน (เกจ) ของทฤษฎีมาตรฐานของปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าอ่อนแอ อย่างไรก็ตาม เพื่อทดสอบทฤษฎีใน เต็มนอกจากนี้ยังจำเป็นต้องศึกษากลไกการทำลายความสมมาตรที่เกิดขึ้นเองด้วยการทดลอง ภายในทฤษฎีมาตรฐาน แหล่งที่มาของการทำลายสมมาตรที่เกิดขึ้นเอง เป็นสนามสเกลาร์ไอโซดูเล็ตพิเศษที่มีความเฉพาะเจาะจง การกระทำของตนเอง โดยที่ เป็นค่าคงที่ไร้มิติ และค่าคงที่ h มีมิติของมวล - พลังงานปฏิสัมพันธ์ขั้นต่ำจะเกิดขึ้นที่และพลังงานต่ำสุด สถานะ - สุญญากาศ - มีค่าฟิลด์สุญญากาศที่ไม่เป็นศูนย์ หากกลไกการทำลายความสมมาตรนี้เกิดขึ้นจริงในธรรมชาติ ก็ควรมีโบซอนสเกลาร์เบื้องต้น - ที่เรียกว่า ฮิกส์ โบซอน(ฮิกส์ฟิลด์ควอนตัม) ทฤษฎีมาตรฐานทำนายการมีอยู่ของสเกลาร์โบซอนอย่างน้อยหนึ่งตัว (ต้องเป็นกลาง) ในทฤษฎีที่ซับซ้อนกว่านี้มีอยู่หลายข้อ อนุภาคดังกล่าวและบางส่วนก็มีประจุ (เป็นไปได้) มวลของฮิกส์โบซอนไม่เหมือนกับโบซอนระดับกลางตรงที่ทฤษฎีไม่ได้ทำนายไว้

ทฤษฎีเกจของอันตรกิริยาอิเล็กโทรอ่อนแอนั้นสามารถทำให้เป็นมาตรฐานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หมายความว่าแอมพลิจูดของอันตรกิริยาแบบอ่อนและแบบเอลแม่เหล็ก กระบวนการสามารถคำนวณได้โดยใช้ทฤษฎีการก่อกวน และการแก้ไขที่สูงกว่านั้นมีขนาดเล็ก ดังเช่นในควอนตัมธรรมดา (ดู การทำให้เป็นปกติได้) (ในทางตรงกันข้าม ทฤษฎีโฟร์เฟอร์มิออนของคลื่นแปรผันไม่สามารถทำให้เป็นมาตรฐานใหม่ได้และไม่ใช่ทฤษฎีที่สอดคล้องกันภายใน)

มีเชิงทฤษฎี โมเดล การรวมกันอันยิ่งใหญ่ซึ่งอยู่กันเป็นกลุ่ม ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าอ่อนและกลุ่ม สุ(3) อันตรกิริยาที่รุนแรงคือกลุ่มย่อยของกลุ่มเดียว ซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยค่าคงที่อันตรกิริยาเกจเดียว ในกองทุนมากยิ่งขึ้น แบบจำลองปฏิสัมพันธ์เหล่านี้จะรวมกับแรงโน้มถ่วง (ที่เรียกว่า ซุปเปอร์ยูเนี่ยน).

ความหมาย:ใน Ts. S. , Moshkovsky S. A. , การสลายตัวของเบต้า, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2513; ไวน์เบิร์ก เอส. ทฤษฎีแบบครบวงจรอันตรกิริยาของอนุภาคมูลฐาน ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ UFN, 1976, เล่ม 118, v. 3, น. 505; Taylor J. ทฤษฎีเกจของการโต้ตอบที่อ่อนแอ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2521; บนเส้นทางสู่ทฤษฎีสนามรวม นั่ง. ศิลปะ., การแปล, M., 1980; Okun L. B., Leptons และควาร์ก, 2nd ed., M., 1990. แอล.บี.โอคุน.

เวลาเป็นเหมือนแม่น้ำที่มีเหตุการณ์ผ่านไปและกระแสน้ำก็แรง ทันทีที่สิ่งใดปรากฏต่อหน้าต่อตา สิ่งนั้นก็ถูกพาไปเสียแล้ว และคุณจะเห็นสิ่งอื่นที่จะถูกพัดพาไปในไม่ช้าเช่นกัน

มาร์คัส ออเรลิอุส

เราแต่ละคนมุ่งมั่นที่จะสร้างภาพโลกแบบองค์รวม รวมถึงภาพจักรวาล ตั้งแต่อนุภาคมูลฐานที่เล็กที่สุดไปจนถึงขนาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด แต่กฎของฟิสิกส์บางครั้งก็แปลกและขัดกับสัญชาตญาณมากจนงานนี้อาจล้นหลามสำหรับผู้ที่ยังไม่ได้เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมืออาชีพ

ผู้อ่านถามว่า:

แม้ว่านี่จะไม่ใช่ดาราศาสตร์ แต่คุณช่วยบอกใบ้ให้ฉันหน่อยได้ไหม พลังอันแข็งแกร่งนั้นถูกพาไปด้วยกลูออนและจับควาร์กและกลูออนเข้าด้วยกัน แม่เหล็กไฟฟ้าถูกพาโดยโฟตอนและจับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า แรงโน้มถ่วงน่าจะพัดพาโดยแรงโน้มถ่วงและจับอนุภาคทั้งหมดไว้กับมวล ตัวที่อ่อนแอนั้นถูกพาไปด้วยอนุภาค W และ Z และ... เกี่ยวข้องกับการสลายตัวเหรอ? เหตุใดพลังที่อ่อนแอจึงอธิบายเช่นนี้? แรงที่อ่อนแอมีส่วนในการดึงดูดและ/หรือแรงผลักของอนุภาคใดๆ หรือไม่? และอันไหน? และถ้าไม่ แล้วเหตุใดมันจึงเป็นหนึ่งในปฏิสัมพันธ์พื้นฐานในเมื่อมันไม่มีความเกี่ยวข้องกับกองกำลังใดๆ? ขอบคุณ

เรามาทำความเข้าใจพื้นฐานกันดีกว่า พลังพื้นฐานในจักรวาลมีอยู่สี่แรง ได้แก่ แรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างแรง และแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน

และทั้งหมดนี้คือปฏิสัมพันธ์ พลัง สำหรับอนุภาคที่สามารถวัดสถานะได้ การใช้แรงจะเปลี่ยนโมเมนต์ของมัน - ในชีวิตปกติ ในกรณีเช่นนี้เราจะพูดถึงความเร่ง และสำหรับพลังทั้งสามนี้สิ่งนี้ก็เป็นเรื่องจริง

ในกรณีของแรงโน้มถ่วง ปริมาณพลังงานทั้งหมด (ส่วนใหญ่เป็นมวล แต่รวมพลังงานทั้งหมดแล้ว) จะทำให้กาลอวกาศโค้งงอ และการเคลื่อนที่ของอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมดจะเปลี่ยนไปเมื่อมีทุกสิ่งที่มีพลังงาน นี่คือวิธีการทำงานในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิก (ไม่ใช่ควอนตัม) อาจมีทฤษฎีทั่วไปมากกว่านี้ นั่นคือแรงโน้มถ่วงควอนตัม ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนแรงโน้มถ่วง ซึ่งนำไปสู่สิ่งที่เราสังเกตเห็นว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วง

ก่อนที่คุณจะดำเนินการต่อ โปรดทำความเข้าใจ:

1. อนุภาคมีคุณสมบัติหรือบางสิ่งบางอย่างที่มีอยู่ในตัว ซึ่งทำให้พวกมันรู้สึก (หรือไม่รู้สึก) แรงบางประเภท
2. อนุภาคอื่นๆ ที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบกับอนุภาคแรก
3. อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ อนุภาคเปลี่ยนโมเมนต์หรือเร่งความเร็ว

ในแม่เหล็กไฟฟ้า สมบัติหลักคือประจุไฟฟ้า ต่างจากแรงโน้มถ่วงตรงที่สามารถเป็นบวกหรือลบได้ โฟตอนเป็นอนุภาคที่มีแรงที่เกี่ยวข้องกับประจุ ทำให้เกิดประจุคล้าย ๆ กันที่จะผลักกันและดึงดูดประจุที่ไม่เหมือนกัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าประจุที่เคลื่อนที่หรือกระแสไฟฟ้าประสบกับปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าอีกอย่างหนึ่งนั่นคือแม่เหล็ก สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับแรงโน้มถ่วง และเรียกว่าแรงโน้มถ่วงของโลก (หรือแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้า) เราจะไม่ลงลึกไปกว่านี้ - ประเด็นก็คือไม่เพียงมีประจุและผู้ให้บริการกองกำลังเท่านั้น แต่ยังมีกระแสน้ำด้วย

นอกจากนี้ยังมีปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รุนแรงซึ่งมีประจุสามประเภท แม้ว่าอนุภาคทั้งหมดจะมีพลังงานและล้วนขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง และถึงแม้ว่าควาร์ก เลปตอนครึ่งหนึ่งและโบซอนคู่หนึ่งจะมีประจุไฟฟ้า แต่มีเพียงควาร์กและกลูออนเท่านั้นที่มีประจุสีและสามารถสัมผัสกับแรงนิวเคลียร์ที่รุนแรงได้

มีมวลอยู่มากมายทุกที่ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจึงสังเกตได้ง่าย และเนื่องจากกำลังแรงและแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างแรง จึงสังเกตได้ง่ายเช่นกัน

แต่อย่างหลังล่ะ? ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ?

เรามักจะพูดถึงเรื่องนี้ในบริบทของการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ควาร์กหนักหรือเลปตันสลายตัวเป็นเบากว่าและเสถียรกว่า ใช่ การโต้ตอบที่อ่อนแอมีส่วนเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ แต่ในตัวอย่างนี้ มันแตกต่างไปจากแรงอื่นๆ

ปรากฎว่าปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอก็มีพลังเช่นกัน เพียงแต่ไม่ค่อยมีใครพูดถึง เธออ่อนแอ! อ่อนกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า 10,000,000 เท่าในระยะทางเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน

อนุภาคที่มีประจุจะมีประจุอยู่เสมอ ไม่ว่าอนุภาคจะเคลื่อนที่หรือไม่ก็ตาม แต่กระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของมันสัมพันธ์กับอนุภาคอื่น กระแสไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดความเป็นแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญพอๆ กับส่วนทางไฟฟ้าของแม่เหล็กไฟฟ้า อนุภาคของสารประกอบ เช่น โปรตอนและนิวตรอน มีโมเมนต์แม่เหล็กที่มีนัยสำคัญ เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน

ควาร์กและเลปตันมีหกรสชาติ ควาร์ก - บน, ล่าง, แปลก, มีเสน่ห์, มีเสน่ห์, จริง (ตามตัวอักษรในภาษาละติน u, d, s, c, t, b - ขึ้น, ลง, แปลก, เสน่ห์, บน, ล่าง) Leptons - อิเล็กตรอน, อิเล็กตรอน - นิวตริโน, มิวออน, มิวออน - นิวตริโน, เทา, เทา - นิวตริโน แต่ละอันมีประจุไฟฟ้าแต่ก็มีกลิ่นเช่นกัน ถ้าเรารวมแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ากับแรงอ่อนเพื่อให้ได้แรงไฟฟ้าอ่อน อนุภาคแต่ละตัวจะมีประจุอ่อนหรือกระแสไฟอ่อนและมีแรงอ่อนคงที่ ทั้งหมดนี้อธิบายไว้ในรุ่นมาตรฐาน แต่การทดสอบค่อนข้างยากเนื่องจากแม่เหล็กไฟฟ้ามีกำลังแรงมาก

ในการทดลองใหม่ ผลลัพธ์ที่ได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็วๆ นี้ มีการวัดการมีส่วนร่วมของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอเป็นครั้งแรก การทดลองทำให้สามารถระบุปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอของควาร์กขึ้นและลงได้

และประจุอ่อนของโปรตอนและนิวตรอน การคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานสำหรับประจุอ่อนคือ:

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

และจากผลการกระเจิง การทดลองได้ค่าต่อไปนี้:

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

ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีได้เป็นอย่างดีโดยคำนึงถึงข้อผิดพลาดด้วย ผู้ทดลองกล่าวว่าการประมวลผลข้อมูลเพิ่มเติมจะช่วยลดข้อผิดพลาดได้มากขึ้น และหากมีเซอร์ไพรส์หรือความแตกต่างจาก Standard Model ก็คงเยี่ยมมาก! แต่ไม่มีอะไรบ่งชี้สิ่งนี้:

ดังนั้นอนุภาคจึงมีประจุอ่อน แต่เราไม่ได้พูดถึงมันเนื่องจากวัดได้ยากเกินจริง แต่อย่างไรก็ตาม เราก็ทำไปแล้ว และดูเหมือนว่าเราได้ยืนยันโมเดลมาตรฐานอีกครั้งแล้ว