弱い相互作用

弱い相互作用は、弱い力や弱い力とも呼ばれ、宇宙に存在する4つの基本的な力のうちの1つである。ゲージボゾンであるWボゾンやZボゾンと呼ばれる粒子が担っている。弱い力は、放射能の一種であるベータ崩壊を引き起こす。エネルギーレベルが極めて高くなると、弱い相互作用の力と電磁気学が同じ働きをするようになり、これを「電弱相互作用」と呼ぶ

ベータ崩壊

ベータ崩壊は、原子が壊れるアルファ崩壊とは対照的に、中性子が壊れることを科学者が呼ぶものです。これらのタイプの崩壊は、より一般的に放射性崩壊として知られています。ベータ崩壊では、中性子は陽子と電子とニュートリノに分解されます。しかし、これは完全なものではなく、中間的な段階があります。この過程では全電荷が保存されることに注意してください。この相互作用の可能な結果を計算するときに保存則は非常に重要である。

より詳しく説明すると、ベータ崩壊は中性子から始まり、中性子は1つのアップクォークと2つのダウンクォークからできている。アップクォークは+2/3の電荷を持ち、それぞれのダウンクォークは-1/3の電荷を持つので、この結果は2/3 -1/3 -1/3 = 0の電荷を与えることになります。弱い力のために、原子核の中に中性子が多すぎると、中性子の1つのダウンクォークの1つがアップクォークに変わります。そうすると、中性子の電荷は0から(2/3 +2/3 -1/3) = 1に変化します。このことから、中性子はもはや中性子ではなく、実際には陽子(電荷が+1である粒子)であることがわかります。

奇妙な量子効果で、この変換はWボゾンと呼ばれる粒子を放出します。これは弱い力のゲージボソン(力を伝える粒子)です。奇妙なことに、Wボゾンは中性子の約80倍の質量を持っています。このようなことは、量子力学では実際によく起こることですが、非常に速く起こるので、エネルギー保存則に従います。3x10–25 秒後、Wボゾンは電子と電子反ニュートリノに分解されます。(電子反ニュートリノは実際にはあまり作用しない)。これは電子を解放し、基本的に中性子から陽子を作る。


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