|
[[Датотека:Beta-minus Decay.svg|thumb|Радиоактивни [[бета распад]] се одвија услед слабе интеракције, која трансформише неурон у: протон, електрон, и [[електронски неутрино|електронски антинеутрино]].]]
{{рут}}
У [[Физика елементарних честица|физици елементарних честица]], '''слаба интеракција''' (често звана и '''слаба сила''' или '''слаба нуклеарна сила''') једна је од четири [[основне интеракције]] у природи по моделима савремене [[субнуклеарна физика|субнуклеарне физике]], поред [[јака интеракција|јаке]], [[електромагнетна сила|електромагнетне]] и [[гравитациона интеракција|гравитационе]].<ref name="griffiths">{{Cite book|last=Griffiths|first=David|title=Introduction to Elementary Particles |year=2009|isbn=978-3-527-40601-2 |pages=59–60}}</ref>
Слаба интеракција је јединствена на више начина:
* To je jedina interakcija која има способност промене [[flavour (particle physics)|ароме]] кваркова (i.e., промене типа кварка у други тип).
* To je jedina interakcija која нарушава [[parity (physics)|-{'''P'''}- или парност-парносну симетрију]]. Она је исто тако једина сила која крши [[CP-symmetry|набојно-паритетну симетрију]].
* Она је посредована (пропагирана) путем [[Baždarni bozoni|честица преносилаца силе]] који имају знатне масе, једно необично својство које је објашњено у [[Standardni model|стандардном моделу]] помоћу [[Higgs mechanism|Хигсовог механизма]].
Услед њихове велике масе (апроксимативно 90 -{GeV}-/c<sup>2</sup><ref name="PDG">{{cite journal |author=W.-M. Yao ''et al''. ([[Particle Data Group]]) |year=2006 |title=Review of Particle Physics: Quarks |url=http://pdg.lbl.gov/2006/tables/qxxx.pdf |journal=[[Journal of Physics G]] |volume=33 |pages=1–1232 |doi=10.1088/0954-3899/33/1/001 |arxiv = astro-ph/0601168 |bibcode = 2006JPhG...33....1Y }}</ref>) ове преносне честице, зване W и -{Z}- босони, су кратког века са тајањем краћим од 10<sup>−24</sup> секондисекунди.<ref>{{cite book |title=Story of the W and Z |author=Peter Watkins |publisher=[[Cambridge University Press]] |location=Cambridge |url=https://books.google.com/books?id=J808AAAAIAAJ&pg=PA70 |page=70 |year=1986 |isbn=978-0-521-31875-4}}</ref> Слаба интеракција има [[coupling constant|константу спреге]] (индикатор јачине интеракције) између 10<sup>−7</sup> и 10<sup>−6</sup>, у поређењу са константом спреге јаке интеракције од 1 и [[Константа фине структуре|електромагнетном константом спреге]] од око 10<sup>−2</sup>;<ref name="coupling">{{cite web |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/couple.html |title=Coupling Constants for the Fundamental Forces |work=HyperPhysics | publisher =Georgia State University |accessdate=2 March 2011}}</ref> консеквентно слаба интеракција је слаба у смислу јачине.<ref name="physnet"/> Слаба интеракција има веома кратак опсег (око 10<sup>−17</sup> до 10<sup>−16</sup> -{m}-<ref name="physnet">{{cite web |url=http://physnet2.pa.msu.edu/home/modules/pdf_modules/m281.pdf |title=The Weak Interaction |author=J. Christman |publisher=Michigan State University |work=Physnet |year=2001 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110720004912/http://physnet2.pa.msu.edu/home/modules/pdf_modules/m281.pdf |archivedate=20 July 2011 |df=dmy-all }}</ref>).<ref name="coupling"/> На растојању од око 10<sup>−18</sup> метара, слаба интеракција има јачину сличне магнитуде са електромагнетном силом, али њена јачина почиње [[Yukawa potential|експоненцијално]] да опада са повећањем растојања. На растојању од око 3×10<sup>−17</sup> -{m}-, растојању које је повећановеће за само један и по децимални ред величине, слаба интеракција је 10.000 пута слабија од електромагнетне.<ref>{{cite web |url=http://www.particleadventure.org/electroweak.html |title=Electroweak |work=The Particle Adventure |publisher=[[Particle Data Group]] |accessdate=3 March 2011}}</ref>
Слава интеракција утиче на све [[фермион]]е [[Стандардни модел|стандардног модела]], као и на [[Хигсов бозон]]; [[неутрино|неутрина]] формирају интеракције једино путем гравитације и слабе интеракције, и неутрина су била оригинални разлог за избор имена ''слаба сила''.<ref name="physnet"/> Слаба интеракција не производи [[Везано стање|везана стања]] (нити учествује у [[енергија везивања|енергији везивања]]) – што је карактеристика коју гравитација има на [[Cosmic distance ladder|астрономској скали]], елктромагнетна сила на атомском нивоу, и јака нуклеарна сила унутар језгра атома.<ref name="greiner">{{cite book |url=https://books.google.com/books?id=yWTcPwqg_00C |title=Gauge Theory of Weak Interactions |author1=Walter Greiner |author2=Berndt Müller |publisher=Springer |page=2 |year=2009 |isbn=978-3-540-87842-1}}</ref>
Њен најуочљивији ефекат је последица њеног првог јединственог својстава: [[Flavour changing processes|промене ароме]]. [[Неутрон]], на пример, је тежи од [[протон]]а (свог сестринског [[нуклеон]]а), али се он не може распасти у протомпротон без промене [[flavour (particle physics)|ароме]] (типа) једног од његова два ''доња'' кварка у ''горњи'' кварк. Ни [[јака интеракција]], нити [[електромагнетизам]] дозвољавају промену ароме, тако да до тога долази путем '''слабог распада'''; без слабог распада, својства квараккварка као што су страност и шарм (везани за кваркове истог имена) би исто тако била конзервирана у свим интеракцијама.
Сви [[мезон]]и су нестабилни због слабог распада.<ref>Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.29</ref> У процесу познатом као [[бета распад]], ''доњи'' кварк у [[неутрон]]у се може променити у ''горњи'' кварк емитовањем [[Virtual particle|виртуалног]] {{SubatomicParticle|W boson-}} бозона који се затим конвертује у [[електрон]] и електронски [[антинеутрино]].<ref name="Cott28"/> Још један пример је [[Електронски захват|захватање електрона]], што је честа варијанта [[Радиоактивност|радиоактивног распада]], при чему протон и електрон унутар атома формирају интеракцију, и прелазе у неутрон (један горњи кварк се мења у доњи кварк) и један електронски неутрино се емитује.
Услед великих маса W бозона, трансформације честица или распади (e.g., промена ароме) који зависе од слабих интеракција типично се јављају знатно спорије од трасформација или распада који су зависни само од јаких или електромагнетних сила. На пример, неутрални [[пион]] се распада електромагнетно, и стога има животни век од само 10<sup>−16</sup> секунди. У контрасту с тим, наелектрисани пион се једино може распасти путем слабе интеракције, и стога је његов животни век око 10<sup>−8</sup> секунди, или сто милиона пута је дужи од неуталног пиона.<ref name="Cottingham30">Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.30</ref> Посебно екстреман пример је распад слободног неутрона дејством слабомслабе силомсиле, за који је неопходно око 15 минута.<ref name="Cott28">Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.28</ref>
=== Слаби изоспин и слабо хипернаелектрисање ===
У свакој датој интеракцији, слаби изоспин се [[Conservation law|очувава]]: сума бројева слабих изоспинова честица које улазе у интеракцију је једнака суми бројева слабих изоспинова честица које излазе из интеракције. На пример, (леворуки) {{SubatomicParticle|Pion+}}, са слабим изоспином од 1 нормално се распада у {{SubatomicParticle|Muon neutrino}} (+{{frac|1|2}}) и {{SubatomicParticle|Muon+}} (као деснорука античестица, +{{frac|1|2}}).<ref name="Cottingham30"/>
Након развоја електрослабе теорије, још једно својство, [[weak hypercharge|слабо хипернаелектрисање]], је било развијено. ОнОно је зависно од електричног набоја честице и слабог изоспина, и дефинисано је као:
<math>\qquad Y_W = 2(Q - T_3)</math>
[[Датотека:Beta Negative Decay.svg|thumb|right|250px|[[Feynman diagram|Фејнманов дијаграм]] за бета-минус распад [[неутрон]]а у [[протон]], [[електрон]] и [[неутрино|електрон анти-неутрино]], преко једног интермедијарног тешког {{SubatomicParticle|W boson-}} бозона ]]
У једном типу интеракција наелектрисањенаелектрисане струје, наелектрисани [[лептон]] (као што је [[елелтронелектрон]] или [[мион]], havingса aнаелектрисањем charge ofод −1) canможе absorbда aапсорбује [[W bosonи Z бозони|{{SubatomicParticle|W boson+}} bosonбозон]] (aчестицу particleса withнаелектрисањем a charge ofод +1) andи beтиме therebyсе convertedпретвара intoу a correspondingодговарајући [[neutrinoнеутрино]] (withса a charge ofнабојем 0), whereгде theје typeтип ("flavour"„арома”) of neutrinoнеутрина (electronелектрон, muonмион orили tauтау) isисти the same as the type ofкао leptonтип inлептона theу interactionинтеракцији, на пример:
:<math>\mu^-+ W^+\to \nu_\mu</math>
SimilarlyСлично томе, aдоњи down-typeтип [[quarkкварк]]а (-{''d''}- with aса chargeнабојем ofод −{{frac|3}}) canможе beда convertedбуде intoконвертован anу up-typeгорњи quarkтип кварка (-{''u''}-, withса aнабојем charge ofод +{{frac|2|3}}), by emittingпутем aемитовања {{SubatomicParticle|W boson-}} bosonбозона orили by absorbing aапсорбовања {{SubatomicParticle|W boson+}} bosonбозона. More preciselyПрецизније, theдоњи down-typeтип quarkкварка becomes aпостаје [[quantum superposition|квантна суперпозиција]] ofгорњег up-typeтипа quarksкварка: that is toдругим sayречима, itон hasима aмогућност possibilityда ofпостане becomingбило anyкоји oneод ofтри theквадратна three up-type quarksтипа, withпри theчему probabilitiesсу givenвероватноће inдате theу [[CKMCabibbo–Kobayashi–Maskawa matrix|ККМ матричним]] tablesтабелама. ConverselyКонсеквентно, anједан up-typeкварк quarkгорњег canтипа emitможе aда емитује {{SubatomicParticle|W boson+}} bosonбозон, orили absorbда aапсорбује {{SubatomicParticle|W boson-}} bosonбозон, andи therebyстога beда convertedбуде intoконвертован aу down-typeкварк доњег quarkтипа, forна exampleпример:
:<math>\begin{align}
d &\to u + W^- \\
\end{align}</math>
DecayРаспад ofW the Wбозона bosonу toдруге otherпрудукте productsсе canможе happenдогодити, withса varyingваријабилним probabilitiesвероватноћама.<ref name="PDG2">{{cite journal |author=K. Nakamura ''et al''. ([[Particle Data Group]]) |year=2010 |title=Gauge and Higgs Bosons |url=http://pdg.lbl.gov/2010/tables/rpp2010-sum-gauge-higgs-bosons.pdf |journal=[[Journal of Physics G]] |volume=37 | doi = 10.1088/0954-3899/37/7a/075021 |bibcode = 2010JPhG...37g5021N }}</ref>
InУ the so-calledтакозваном [[betaбета decayраспад]]у of a neutronнеутрона (seeпогледајте picture,горњу aboveслику), a down quark withinдоњи theкварк neutronунутар emitsнеутрона aемитује [[Virtual particle|virtualвиртуални]] {{SubatomicParticle|W boson-}} bosonбозон andи isстога therebyсе convertedконвертује intoу anгорњи up quarkкварк, convertingконвертујући theнеутрон neutronу into a protonпротон. Because of theЗбог energyенергије involvedкоја inучествује theу processпроцесу (i.e., theразлике massмасе differenceизмеђу betweenдоњег theкварка downи quarkгорњег and the up quarkкварка), the {{SubatomicParticle|W boson-}} bosonбозон canједино onlyможе beда convertedбуде intoконвертован anу electronелектрон andи an electronелектрон-antineutrinoантинеутрино.<ref name="PDG3">{{cite journal |author=K. Nakamura ''et al''. ([[Particle Data Group]]) |year=2010 |title= n |url=http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-n.pdf |journal=[[Journal of Physics G]] |volume=37 |page=7|doi=10.1088/0954-3899/37/7a/075021|bibcode = 2010JPhG...37g5021N }}</ref> At theНа quarkнивоу levelкварка, theпроцес processможе canда beбуде representedпредстављен asкао:
:<math>d\to u+ e^- + \bar\nu_e~</math>
=== Интеракција неутралне струје ===
InУ интеракцијама [[neutral current|неутралне струје]] interactions, a [[quarkкварк]] or aили [[leptonлептон]] (e.g., an [[electronелектрон]] or aили [[muonмион]]) emitsемитују orили absorbsапсорбују a neutralнеутрални [[W и Z бозони|-{Z}- bosonбозон]]. ForНа exampleпример:
:<math>e^-\to e^- + Z^0</math>
Like theПопут W bosonбозона, the -{Z}- бозон се bosonисто alsoтако decaysбрзо rapidlyраспада,<ref name="PDG2"/> forна exampleпример:
:<math>Z^0\to b+\bar b</math>
{{main article|Електрослаба интеракција}}
The [[StandardСтандардни Modelмодел]] ofелементарних particleчестица physics describes theописује [[electromagneticЕлектромагнетизам|електромагнетне interactionинтеракције]] andи theслабе weakинтеракције interactionкао asдва twoразличита differentаспекта aspectsједне ofелектрослабе aинтеракције. singleОву electroweakтеорију interaction.су Thisразвили theoryу wasпериоду developed aroundоко 1968. byгодине [[SheldonШелдон Ли Глашоу|Шелдон GlashowГлашоу]], [[AbdusАбдус SalamСалам]] andи [[StevenСтивен WeinbergВајнберг]], andза theyшта wereсу awarded theнаграђени [[NobelНобелова Prizeнаграда inза Physics#1970sфизику|1979Нобеловом Nobelнаградом Prizeза inфизику Physics1979]] forза theirњихов workдопринос.<ref>{{cite web |publisher=Nobel Media |work=NobelPrize.org |title=The Nobel Prize in Physics 1979 |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/ |accessdate=26 February 2011}}</ref> The [[Higgs mechanism|Хигсов механизам]] provides an explanation forпружа theобјашњење presenceза ofприсуство [[W andи Z bosonsбозони|threeтри massiveмасивна gaugeбаждарена bosonsбозона]] ({{SubatomicParticle|W boson+}}, {{SubatomicParticle|W boson-}}, {{SubatomicParticle|Z boson0}}, theтри threeпреносника carriersслабе of the weak interactionинтеракције) and the masslessи [[photonфотон]]а који нема масу (''γ'', the carrier of theпреносника electromagneticелектромагнетне interactionинтеракције).<ref name="PDGHiggs">{{cite journal
|author=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|year=2008
|bibcode = 2008PhLB..667....1A }}</ref>
AccordingПрема toелектрослабој the electroweak theoryтеорији, atпри veryвеома highвисоким energiesенергијама, theсвемир universeима hasчетири fourпоља masslessбаждарених gaugeбозона bosonбез fieldsмасe – eachсвако од који similarје toслично theса [[photonфотон]]ом – andи aкомплексни complexскаларни scalarдублет [[Higgs field]]Хигсовог doubletпоља. HoweverМеђутим, atпри lowниским energiesенергијама, thisова gaugeсиметрија symmetry isсе [[spontaneous symmetry breaking|spontaneously brokenспонтано]] downразлаже to theдо -{'''U'''}-(1) symmetryсиметрије of electromagnetismелектромагнетизма, sinceпошто oneједно ofод theХигсових Higgs fields acquiresпоља aстиче [[vacuum expectation value|вакумску очекивану вредност]]. ThisОво symmetry-breakingнарушавање wouldсиметрије produceби threeмогло masslessда произведе три [[Goldstone boson|bosonбозона]]s без масе, butали theyони becomeпостају integratedинтегрисани byпутем theтри threeпоља photon-likeслична fieldsфотонима andи acquireстичу massмасу through theпутем [[Higgs mechanism|Хигсовог механизма]]. TheseОва threeтри fieldsпоља become theпостају {{SubatomicParticle|W boson+}}, {{SubatomicParticle|W boson-}} andи {{SubatomicParticle|Z boson0}} bosonsбозони ofслабе the weak interactionинтеракције. TheЧетврто fourthбаждарено gaugeпоље fieldје isфотон theелектромагнетизма, photon of electromagnetism,и andоно remainsостаје masslessбезмасено.<ref name="PDGHiggs"/>
ThisОва theoryтеорија hasје madeпроизвела aбројна number of predictionsпредвиђања, includingукључујући aи predictionпредвиђање of the masses of theмасе -{Z}- andи W-bosonsбозона beforeпре theirњиховог discoveryоткрића. OnДана 4 July. јула 2012, the -{CMS}- and theи -{ATLAS}- experimentalекспериментални teamsтимови at theпри [[LargeВелики хадронски сударач|Великом Hadronхадронском Colliderсударачу]] independentlyнезависно announcedсу thatобјавили theyда hadсу confirmedпотврдили theформално formalоткриће discoveryпретходно ofнепознатих aбозона previouslyс unknownмасом boson of mass betweenизмеђу 125–127 -{GeV/''c''}-<sup>2</sup>, whoseчије behaviourпонашање soје farдо wasсада "consistentбило with"„конзистентно aса” HiggsХигсовим bosonбозоном, whileдодајући addingопрезну aнапомену cautiousда noteсу thatпотребни furtherдодатни dataподаци andи analysisанализе wereпре neededнего beforeшто positivelyсе identifyingпозитивно theидентификује newда bosonје asнови beingбозон aХигсов Higgsбозон bosonистог ofтипа. someДо type14. By 14 Marchмарта 2013, the Higgsпровизионо bosonје wasпотрврђено tentativelyда confirmedХигсов toбозон existпостоји.<ref>{{cite web|url=http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson |title=New results indicate that new particle is a Higgs boson | CERN |publisher=Home.web.cern.ch |date= |accessdate=20 September 2013}}</ref>
== Види још ==
| 