Định nghĩa và ví dụ Lực hạt nhân yếu là một trong bốn lực cơ bản của vật lý thông qua đó các hạt tương tác với nhau, cùng với lực mạnh, trọng lực và điện từ. So với cả lực điện từ và lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu có cường độ yếu hơn nhiều, đó là lý do tại sao nó có tên là lực hạt nhân yếu. Lý thuyết về lực yếu lần đầu tiên được đề xuất bởi Enrico Fermi vào năm 1933, và được biết đến tại thời điểm đó là sự tương tác của Fermi. Lực yếu được trung gian bởi hai loại boson gauge: boson Z và boson W. Ví dụ về lực lượng hạt nhân yếuSự tương tác yếu đóng một vai trò quan trọng trong sự phân rã phóng xạ, sự vi phạm của cả hai đối xứng chẵn lẻ và đối xứng CP , và thay đổi hương vị của quark (như trong phân rã beta ). Lý thuyết mô tả lực yếu được gọi là lực lượng flavourdynamics lượng tử (QFD), tương tự như động lực học lượng tử (QCD) cho lực mạnh và điện động lực học lượng tử (QFD) cho lực điện từ. Lý thuyết điện yếu (EWT) là mô hình phổ biến hơn của lực hạt nhân. Còn được gọi là: Lực hạt nhân yếu cũng được gọi là: lực yếu, tương tác hạt nhân yếu và tương tác yếu. Thuộc tính của tương tác yếuLực yếu khác với các lực khác:
Số lượng tử chính cho các hạt trong tương tác yếu là một đặc tính vật lý được gọi là isospin yếu, tương đương với vai trò của spin điện phát trong lực điện từ và điện tích màu trong lực mạnh. Đây là một số lượng được bảo tồn, có nghĩa là bất kỳ tương tác yếu nào cũng sẽ có tổng số tiền không tách rời khi kết thúc tương tác như khi bắt đầu tương tác. Các hạt sau đây có một isospin yếu của +1/2:
Các hạt sau đây có một isospin yếu của -1/2:
Z boson và W boson đều lớn hơn nhiều so với các boson gauge khác làm trung gian cho các lực lượng khác ( photon cho điện từ và gluon cho lực hạt nhân mạnh). Các hạt quá to đến mức chúng phân rã rất nhanh trong hầu hết các trường hợp. Lực yếu đã được thống nhất cùng với lực điện từ như một lực điện cơ bản duy nhất, biểu hiện ở năng lượng cao (như những năng lượng được tìm thấy trong các máy gia tốc hạt). Công trình thống nhất này nhận giải Nobel Vật lý năm 1979 và tiếp tục nghiên cứu chứng minh rằng cơ sở toán học của lực điện yếu được tái chuẩn hóa nhận giải Nobel vật lí năm 1999. Biên tập bởi Anne Marie Helmenstine, Ph.D.
 Lực có rất nhiều các yếu tố lực khác nhau? và kết quả tác dụng của lực cũng khác nhau. Ở bài viết này mình sẽ chỉ cho các bạn thấy lực mạnh, lực yếu là gì? Mô hình vật lý hiện đại cho thấy có bốn loại tương tác cơ bản trong tự nhiên: tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ, tương tác mạnh và tương tác yếu. Lực hấp dẫn là lực yếu nhất trong bốn lực cơ bản của tự nhiên, hình thành ở thang đo lớn, hay thang thiên văn học. Lực hấp dẫn giữa hai vật có khối lượng là m1 và m2, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách, r, giữa chúng, được tính theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton: với G ≈ 6,67 x 10−11 N m2/kg2 và được gọi là hằng số hấp dẫn. Lực hấp dẫn luôn luôn là lực hút và xảy ra ở đường nối tâm của 2 vật với nhau. Lực hấp dẫn của hai vật có độ lớn bằng nhau nhưng ngược hướng nhau, tuân theo đúng định luật thứ ba của Newton. Theo các nhà vật lý hạt thì có một hạt mang tên là graviton, hay hạt truyền tương tác của lực hấp dẫn. * Lực Tương tác yếu Sự tương tác yếu là một lực rất mạnh tác động lên quy mô của hạt nhân nguyên tử. Nó gây ra hiện tượng như phân rã beta, và đã được hợp nhất với điện từ như một tương tác đơn gọi là “tương tác điện yếu”. Sự tương tác yếu được trung gian bởi boson W (thực tế có hai loại, boson W + và W-) và boson Z. * Lực Tương tác mạnh Đây là lực có khả năng giữ cho các hạt nhân (proton và neutron) liên kết với nhau. Chẳng hạn, trong nguyên tử helium, nó đủ mạnh để liên kết hai proton lại với nhau mặc dù thực tế là các điện tích dương của chúng khiến chúng đẩy nhau. Về bản chất, các lực tương tác mạnh cho phép các hạt gọi là gluon liên kết các quark lại với nhau để tạo ra các nucleon ngay từ đầu. Các gluon cũng có thể tương tác với các gluon khác, tạo ra sự tương tác mạnh mẽ về khoảng cách về mặt lý thuyết, mặc dù các biểu hiện chính của nó đều ở cấp độ hạ nguyên tử.
4 lực cơ bản gồm Trọng lực, Lực điện từ, Lực Tương tác yếu (hoặc lực hạt nhân yếu), Lực Tương tác mạnh (hoặc lực hạt nhân mạnh). Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên một vật, có phương thẳng đứng và có chiều hướng về phía trái đất. Trọng lực được xác định bằng tích khối lượng của vật với gia tốc rơi tự do tại nơi đặt vật đó. P là trọng lực N m khối lượng của vật kg g gia tốc rơi tự do m/s2. Trong số các lực cơ bản, trọng lực có tầm với xa nhất nhưng nó yếu nhất về cường độ thực tế. Đó là một lực hấp dẫn, xuyên qua khoảng không “trống rỗng” của không gian để kéo hai khối vật thể về phía nhau. Nó giữ các hành tinh trên quỹ đạo quanh Mặt trời và Mặt trăng trên quỹ đạo quanh Trái đất. Trọng lực được mô tả theo lý thuyết tương đối rộng, định nghĩa nó là độ cong của không thời gian xung quanh một vật thể có khối lượng. Ngược lại, độ cong này tạo ra một tình huống trong đó con đường ít năng lượng nhất hướng về phía vật thể khác. Lực điện từ là lực mà điện-từ trường tác dụng lên hạt mang điện tích (chuyển động hay đứng yên). Trong một thời gian dài, các lực điện và từ được coi là các lực khác nhau, nhưng cuối cùng chúng được James Clerk Maxwell thống nhất vào năm 1864, theo phương trình của Maxwell. Vào những năm 1940, điện động lực học lượng tử hợp nhất điện từ với vật lý lượng tử. Điện từ có lẽ là lực phổ biến nhất trong thế giới của chúng ta, vì nó có thể ảnh hưởng đến mọi thứ ở một khoảng cách hợp lý và với một lực lượng khá lớn. Lực Tương tác yếu là một lực rất mạnh tác động lên quy mô của hạt nhân nguyên tử. Nó gây ra hiện tượng như phân rã beta, và đã được hợp nhất với điện từ như một tương tác đơn gọi là “tương tác điện yếu”. Sự tương tác yếu được trung gian bởi boson W (thực tế có hai loại, boson W + và W-) và boson Z. Lực Tương tác mạnh là lực có khả năng giữ cho các hạt nhân (proton và neutron) liên kết với nhau. Chẳng hạn, trong nguyên tử helium, nó đủ mạnh để liên kết hai proton lại với nhau mặc dù thực tế là các điện tích dương của chúng khiến chúng đẩy nhau. Về bản chất, các lực tương tác mạnh cho phép các hạt gọi là gluon liên kết các quark lại với nhau để tạo ra các nucleon ngay từ đầu. Các gluon cũng có thể tương tác với các lực khác, tạo ra sự tương tác mạnh mẽ về khoảng cách về mặt lý thuyết, mặc dù các biểu hiện chính của nó đều ở cấp độ hạ nguyên tử. >> Lực G bằng bao nhiêu?
Tương tác yếu hay lực yếu là 1 trong 4 loại tương tác cơ bản của tự nhiên xảy ra ở mọi hạt cơ bản, trừ các hạt proton và gluons, ở đó có sự trao đổi của các hạt truyền tương tác là vector W boson và Z boson. Tương tác yếu xảy ra ở một biên độ rất ngắn, bởi vì khối lượng của những hạt W boson và Z boson vào khoảng 80 GeV, nguyên lý bất định bức chế chúng trong một khoảng không là 10 − 18 m, kích thước này chỉ nhỏ bằng 0,1% so với đường kính của proton. Trong điều kiện bình thường [cần dẫn nguồn], các hiệu ứng của chúng là rất nhỏ. Có một số định luật bảo toàn hợp lệ với lực tương tác mạnh và lực điện từ, nhưng lại bị phá vỡ bởi lực tương tác yếu. Mặc dầu có biên độ và hiệu xuất thấp, nhưng lực tương tác yếu lại có một vai trò quan trọng trong việc hợp thành thế giới mà trong đó ta quan sát.
Tuy mang danh là một lực yếu, nhưng trên bảng xếp hạng thứ tự cường độ lực cơ bản, lực yếu lại không phải là tương tác yếu nhất. Trong 4 lực cơ bản, lực có cường độ yếu nhất là lực hấp dẫn.
Tương tác yếu chuyển đổi một hương quark sang một hương khác. Nó có vị trí quan trọng trong cấu trúc vũ trụ của chúng ta, bởi vì:
Việc khám phá ra vector boson W và Z vào năm 1983 đã là một bằng chứng xác thực ủng hộ lý thuyết gộp lực tương tác yếu và lực điện từ vào một thể là điện - yếu thống nhất. Theo James Wandelt, Đại học Illinois ở Urbana-Champaign (Mỹ), sau vụ nổ lớn, chính lực tương tác yếu đã phá vỡ các hạt nhân đầu tiên, tạo ra các lượng tử ánh sáng, khiến vũ trụ ngày càng giãn nở rộng ra. |
