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弱相互作用(四)
[ 2014-12-7 12:46:00 | By: alice ]
 

对称破缺



左手及右手粒子:p为粒子的动量,而S则为其自旋。注意两个态中并没有反射对称。

载荷流相互作用

上图为一β?衰变的费曼图,一中子衰变成质子电子电中微子各一,衰变的中间产物为一粒重的W?玻色子。

在其中一种载荷流相互作用中,一带电荷的轻子(例如电子或μ子,电荷为?1)可以吸收一W+玻色子(电荷为+1),然后转化成对应的中微子(电荷为0),而中微子(电子、μ及τ)的类型(代)跟相互作用前的轻子一致,例如:

同样地,一下型夸克(电荷为?1?3)可以通过发射一W?玻色子,或吸收一W+玻色子,来转化成一上型夸克(电荷为+2?3)。更准确地,下型夸克变成了上型夸克的量子叠加态:也就是说,它有着转化成三种上型夸克中任何一种的可能性,可能性的大小由CKM矩阵所描述。相反地,一上型夸克可以发射一W+玻色子,或吸收一W?玻色子,然后转化成一下型夸克:


由于W玻色子很不稳定,所以它寿命很短,很快就发生衰变。例如:


W玻色子可以衰变成其他产物,可能性不一[24]

在中子所谓的β衰变中(见上图),中子内的一下夸克,发射出一W?玻色子,并因此转化成一上夸克,中子亦因此转化成质子。由于过程中的能量(即下夸克与上夸克间的质量差),W?只能转化成一电子及一反电中微子[25]。在夸克的层次,过程可由下式所述:

中性流相互作用[

在中性流相互作用中,一夸克或一轻子(例如一电子或μ子)发射或吸收一中性Z玻色子。例如:

跟W玻色子一样,Z玻色子也会迅速衰变[24],例如:

电弱理论

在粒子物理学的标准模型描述中,弱相互作用与电磁相互作用是同一种相互作用的不同方面,叫弱电相互作用,这套理论在1968年发表,开发者为谢尔登·格拉肖阿卜杜勒·萨拉姆[27]史蒂文·温伯格[28]。他们的研究在1979年获得了诺贝尔物理学奖的肯定[29]希格斯机制解释了三种大质量玻色子(弱相互作用的三种载体)的存在,还有电磁相互作用的无质量光子

根据电弱理论,在能量非常高的时候,宇宙共有四种无质量的规范玻色子场,它们跟光子类似,还有一个复矢量希格斯场双重态。然而在能量低的时候,规范对称会出现自发破缺,变成电磁相互作用的U(1)对称(其中一个希格斯场有了真空期望值)。虽然这种对称破缺会产生三种无质量玻色子,但是它们会与三股光子类场融合,这样希格斯机制会为它们带来质量。这三股场就成为了弱相互作用的W+、W?及Z玻色子,而第四股规范场则继续保持无质量,也就是电磁相互作用的光子。

虽然这套理论作出好几个预测,包括在Z及W玻色子发现前预测到它们的质量,但是希格斯玻色子本身仍未被发现。欧洲核子研究组织辖下的大型强子对撞机,它其中一项主要任务,就是要生产出希格斯玻色子。 2013年3月14日,欧洲核子研究组织发布新闻稿,正式宣布探测到新的粒子即希格斯玻色子。

弱力

弱力,四种基本力中第二弱的、作用距离第一短的一种力。它只作用于电子、夸克层子、中微子(杜真子)等费米子,并制约着放射性现象。而对诸如光子、引子等玻色子不起作用。

宇宙中已知的四种基本力包括:引力,电磁力,强力,弱力。四种基本力参数以一种微妙的平衡构成了如今已知的宇宙环境,这些参数甚至可以精确到小数点后无数位,其中任何一项参数的改变都会令整个宇宙发生彻底的变化,其中一项力的改变可以令宇宙崩溃也不是不可能的。当然这四种基本力的微妙平衡是巧合还是必然还不是现阶段的技术水平所能获知的。

产生

基本粒子之间还存在另一种短程相互作用力——强力,弱力的作用距离比强力更短,作用力的强度也比强力小得多,但在放射现象中起重要作用,β衰变中放出电子和中微子,电子和中微子之间只有弱力作用。弱力也存在其它基本粒子之间。

 
  • 标签:弱相互作用 
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