4大基本作用力之弱相互作用力

2020-12-03 初中化學大師

弱相互作用力:最早觀察到原子核的β衰變是弱相互作用引起的一種現象,凡是涉及中微子的反應都是弱相互作用過程。十九世紀末,物理學家發現,有的原子核能夠自發地放出射線。後來發現,在放射現象中起作用的還有另外一種基本作用,即弱相互作用。

由於作用強度的不同,對於弱相互作用力來說,表現為中子的β衰變。即:中子衰變成質子、電子與電子中微子。中子與電子中微子發生碰撞,在碰撞過程中發生了力的作用,這種力就是弱相互作用力。碰撞後的中子改變方向,其固有能量與動量都發生改變,中子變成了質子,同樣電子中微子也改變方向,固有能量與動量也發生改變,變成了電子。

弱作用的理論是電弱統一理論,弱作用通過交換中間玻色子(W±,Z0)而傳遞。弱作用引起的粒子衰變稱為弱衰變,弱衰變粒子的平均壽命大於10-13秒。

有兩種弱相互作用,一種是有輕子(電子e,中微子ν,μ子以及它們的反粒子)參與的反應,如β衰變,μ子的衰變以及π介子的衰變等;另一種是Κ介子和∧超子的衰變。這兩種弱相互作用的強度相同,都比強相互作用弱1012倍,相互作用時間約為10-6~10-8秒。

弱作用僅在微觀尺度上起作用,其力程最短,其對稱性差,守恆定律遭到破壞,宇稱守恆在弱作用下不成立。

因為弱作用力下宇稱不守恆的發現,華裔科學家李政道、楊振寧同時獲得諾貝爾物理獎,而華裔女科學家吳健雄,也因為用實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恆而贏得榮耀。

李政道和楊振寧打破宇稱守恆定律後,科學家很快發現,粒子和反粒子的行為也不是一樣的,後來證明了粒子的電荷(C)不對稱,一些物理學家認為,可能正是由於存在輕微的電荷(C)不對稱,導致宇宙大爆炸開始不久,生成的物質比反物質略多了一點點,大部分物質與反物質湮滅了,今天的物質世界是當初剩餘的物質形成了的。這些科學家認為,宇宙大爆炸之初,如果物理定律嚴格對稱,數量相同的物質和反物質相遇後就會立即湮滅,那麼,今天,你所看到的星系、地球乃至人類就都沒有機會形成了。

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