早在 20 世紀 30 年代,物理學家就正在嘗試所謂的“貝塔擊穿”。他們觀察到一個元素突然會發出快速的運動 電子完成後,它會有所不同 – 有時是同一元素的另一種同位素,有時完全是另一種元素。
那麼大家心中的疑問就是,這個腐爛的過程到底是怎麼發生的呢?
恩里科·費米有一個答案:一個新的 自然的力量。我們知道原子的核心是一組 中子 和 質子。費米假設一種新的力可以改變中子中的質子,反之亦然,並在此過程中釋放出一個電子和一種稱為中微子的幾乎巨大的粒子。
這只是一個猜想。但他是對的,弱核力量誕生了。
弱的力量可以做到其他力量做不到的事情。例如,它可能會改變香味 夸脫 在另一種情況下,這就是中子和質子交換位置的方式。
也太弱了(即名字)。它有一個聯合常數,這是一種描述罕見相互作用的奇特方式,這種相互作用可能比電磁力小 100,000 倍。而且射程很短。在大約10^-18米處,它具有與電磁強度相同的力量,但在僅僅10^-17米處,它就已經弱了一萬多倍。
而這種非凡的弱點來自於實力不佳的另一種與其他力量完全不同的屬性,而且是關於實力不佳的東西。所有其他力量的所有載體都是巨大的。但力量較差的載體,稱為W和Z 博索內比質子重。
這在 20 世紀 40 年代和 50 年代是一個巨大的驚喜,因此需要對其進行解釋。如此微弱的力量到底是如何以巨大的力量載體結束的呢?答案來自理論物理學家彼得·希格斯。一切存在的理由 希格斯玻色子 它是為了解釋為什麼強度會如此差,並帶來為其他粒子創造質量的副作用。
因此,實力不佳無法按照正常規則進行比賽 – 事實上,它擾亂了每個人的最大規則之一。
所有其他自然力都遵循所謂的平等對稱性。如果您進行物理實驗並將其與鏡子中的相同實驗進行比較,結果應該是相同的。
所有粒子還具有稱為螺旋槳的屬性,即它們相對於運動方向的旋轉。這種螺旋性可以是在時鐘蝎子的方向,我們稱之為左手,也可以是在時鐘蝎子的方向,我們稱之為右手。所有粒子在左手和右手等量混合的情況下自發出現。這確保了它們的宇宙鏡像版本相同,從而保持了平等的對稱性。
但 中微子這些是僅因強度較差而產生的小顆粒,請做其他事情。中微子只是左手性的。不存在已知的右手中微子。如果你在鏡子中觀察一個強度較差的過程,你會看到右手中微子,但它並不存在。這破壞了鏡子的對稱性,而弱的力量是唯一能做到這一點的力量。
因此,弱力量——無人尋求的力量——是唯一可以改變粒子氣味的力量,是唯一以質量力為載體的力量,也是唯一違反平等對稱性的力量。
對於這一切,我們得到了什麼?可憐的力量曾經為我們帶來過什麼嗎?
好吧,如果你想將兩個氫原子連接在一起,你就做不到,因為它們相互排斥。所以你必須跳一段小舞。您需要改變中子中的一個質子,以便它們可以連接在一起。這就創建了一個氘核,它只是一個結合在一起的質子和中子的名字。然後繼續提供永久的變成氦,並釋放能量。
是什麼將質子變成中子?沒錯:核強度弱。因此,除了改變粒子氣味、使用巨大的力載體和用左手創造宇宙之外,微弱的核力還可以讓太陽發光——對於這樣一種奇怪的力來說,這是一個不錯的交易。