La debole forza nucleare è una delle quattro forze fondamentali della fisica attraverso il quale le particelle interagiscono tra loro, insieme alla forza forte, alla gravità e all'elettromagnetismo. Rispetto ad entrambi elettromagnetismo e la forza nucleare forte, la forza nucleare debole ha un'intensità molto più debole, motivo per cui ha il nome di forza nucleare debole. La teoria della forza debole fu proposta per la prima volta da Enrico Fermi nel 1933 e all'epoca era conosciuta come interazione di Fermi. La forza debole è mediata da due tipi di indicatore bosoni: il bosone Z e il bosone W.
Esempi di forze nucleari deboli
L'interazione debole svolge un ruolo chiave in decadimento radioattivo, la violazione della simmetria di parità e della simmetria CP e la modifica del sapore dei quark (come nel decadimento beta). La teoria che descrive la forza debole si chiama flavourdynamics quantistica (QFD), che è analoga a cromodinamica quantistica (QCD) per la forza forte ed elettrodinamica quantistica (QFD) per l'elettromagnetico vigore. La teoria elettro-debole (EWT) è il modello più popolare della forza nucleare.
La forza nucleare debole viene anche definita forza debole, interazione nucleare debole e interazione debole.
Proprietà dell'interazione debole
La forza debole è diversa dalle altre forze perché:
- È l'unica forza che viola la simmetria di parità (P).
- È l'unica forza che viola la simmetria di parità di carica (CP).
- È l'unica interazione che può cambiare un tipo di quark in un altro o il suo sapore.
- La forza debole viene propagata da particelle portanti che hanno masse significative (circa 90 GeV / c).
Il numero quantico chiave per le particelle nell'interazione debole è una proprietà fisica nota come isospina debole, che equivale al ruolo svolto dallo spin elettrico nella forza elettromagnetica e nella carica del colore nella forza forte. Questa è una quantità conservata, il che significa che qualsiasi interazione debole avrà una somma totale di isospina alla fine dell'interazione come avveniva all'inizio dell'interazione.
Le seguenti particelle hanno un'isospina debole di +1/2:
- elettrone neutrino
- neutrino muonico
- neutrino tau
- su quark
- quark di fascino
- top quark
Le seguenti particelle hanno un'isospina debole di -1/2:
- elettrone
- muone
- tau
- quark down
- strano quark
- quark in basso
Il bosone Z e il bosone W sono entrambi molto più massicci rispetto agli altri bosoni di gauge che mediano le altre forze (il fotone per l'elettromagnetismo e il gluone per la forte forza nucleare). Le particelle sono così enormi che nella maggior parte dei casi decadono molto rapidamente.
La forza debole è stata unificata insieme alla forza elettromagnetica come una singola forza elettrodebole fondamentale, che si manifesta ad alta energia (come quelle che si trovano negli acceleratori di particelle). Questo lavoro di unificazione ha ricevuto il Premio Nobel per la fisica nel 1979 e ha ulteriormente lavorato per dimostrare che il basi matematiche della forza elettrodebole rinormalizzabili hanno ricevuto il premio Nobel nel 1999 Fisica.
A cura di Anne Marie Helmenstine, Ph. D.