הכוח הגרעיני החלש הוא אחד מאלה ארבעה כוחות יסוד של הפיזיקה דרכם מתקשרים חלקיקים זה עם זה, יחד עם הכוח החזק, כוח הכבידה והאלקטרומגנטיות. לעומת שניהם אלקטרומגנטיות והכוח הגרעיני החזק, הכוח הגרעיני החלש הוא בעל עוצמה חלשה בהרבה, וזו הסיבה שיש לו שם כוח גרעיני חלש. תיאוריית הכוח החלש הוצעה לראשונה על ידי אנריקו פרמי בשנת 1933 והייתה ידועה באותה תקופה כאינטראקציה של פרמי. הכוח החלש מתווך על ידי שני סוגים של מד בוזונים: בוסון Z ובוסון W.
דוגמאות של גרעין חלש
האינטראקציה החלשה ממלאת תפקיד מפתח ב ריקבון רדיואקטיבי, הפרה של סימטריה זוגיות וסימטריה CP ושינוי טעם הקווארקים (כמו בהתפרקות בטא). התיאוריה המתארת את הכוח החלש נקראת QFD (קוואנט פלואורדינמיקה), המקבילה ל כרומודינמיקה קוונטית (QCD) לכוח החזק ואלקטרודינמיקה קוונטית (QFD) לאלקטרומגנטית כוח. התיאוריה האלקטרו-חלשה (EWT) היא המודל הפופולרי יותר של הכוח הגרעיני.
הכוח הגרעיני החלש מכונה גם הכוח החלש, האינטראקציה הגרעינית החלשה ואינטראקציה החלשה.
מאפייני יחסי הגומלין החלשים
הכוח החלש שונה מהכוחות האחרים מכיוון:
- זהו הכוח היחיד המפר סימטריה של זוגיות (P).
- זה הכוח היחיד שמפר את הסימטריה של זוגיות-מטען.
- זו האינטראקציה היחידה שיכולה לשנות סוג אחד של קווארק לתוך טעם אחר או טעמו.
- הכוח החלש מופץ על ידי חלקיקי נשא שיש להם מסות משמעותיות (בערך 90 GeV / c).
מספר הקוונטים המפתח לחלקיקים באינטראקציה החלשה הוא תכונה פיזית המכונה האיסוספין החלש, אשר זה שווה לתפקיד שממלא ספין חשמלי בכוח האלקטרומגנטי ומטען הצבע בכוח החזק. זו כמות שמורה, כלומר לכל אינטראקציה חלשה יהיה סכום איזוספין כולל בסוף האינטראקציה כפי שהיה בתחילת האינטראקציה.
לחלקיקים הבאים יש איזוספין חלש של +1/2:
- אלקטרונים נייטרינו
- נויטרנו
- טאו נייטרינו
- למעלה קווארק
- קסם קווארק
- למעלה קווארק
לחלקיקים הבאים יש איזוספין חלש של -1/2:
- אלקטרונים
- muon
- טאו
- למטה קווארק
- קווארק מוזר
- קוורק תחתון
בוסון Z ובוסון W שניהם מאסיביים בהרבה משאר בוסוני המד האחרים המתווכים את הכוחות האחרים (ה- פוטון עבור אלקטרומגנטיות והגלואון לכוח הגרעין החזק). החלקיקים מסיביים עד כדי כך שהם מתרקמים מהר מאוד ברוב הנסיבות.
הכוח החלש אוחד יחד עם הכוח האלקטרומגנטי ככוח אלקטריוו-בסיס בסיסי אחד, אשר בא לידי ביטוי באנרגיה גבוהה (כמו אלו הנמצאים בתוך מאיצי החלקיקים). עבודת איחוד זו קיבלה את פרס נובל לפיזיקה ב -1979, ועבודה נוספת להוכחה כי יסודות מתמטיים של כוח electroweak היו ניתנים להפעלה מחדש, קיבל את פרס נובל לשנת 1999 ב פיזיקה.
נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.