🍘 🧕 🚹 Demandez à Ethan n ° 5: faible interaction 🏉 🤰🏻 ♟️

Le temps est comme une rivière qui transporte des événements et son cours est fort; seulement quelque chose apparaîtra sous vos yeux - et il a déjà été balayé, et vous pouvez voir quelque chose d'autre qui emportera bientôt aussi.

Marc Aurèle

Chacun de nous s'efforce de créer une image holistique du monde, y compris une image de l'Univers, des plus petites particules subatomiques aux plus grandes échelles. Mais les lois de la physique sont parfois si étranges et contre-intuitives que cette tâche peut devenir écrasante pour ceux qui ne sont pas devenus des physiciens théoriciens professionnels.

Le lecteur demande:

Bien que ce ne soit pas de l'astronomie, mais vous le direz peut-être. Une forte interaction est portée par les gluons et lie les quarks et les gluons ensemble. L'électromagnétique est transporté par les photons et lie les particules chargées électriques. La gravité est supposée être portée par des gravitons et lie toutes les particules à la masse. Le faible est porté par les particules W et Z, et ... est-il lié à la décomposition? Pourquoi la faible interaction est-elle décrite de cette façon? Une interaction faible est-elle responsable de l'attraction et / ou de la répulsion des particules? Et lesquels? Et sinon, pourquoi est-ce alors l'une des interactions fondamentales, si elle n'est liée à aucune force? Remercier.

Voyons les bases. Il existe quatre interactions fondamentales dans l'univers: la gravité, l'électromagnétisme, une forte interaction nucléaire et une faible interaction nucléaire.

Et tout cela, ce sont des interactions, des forces. Pour les particules dont l'état peut être mesuré, l'application de la force change de moment - dans la vie ordinaire, dans de tels cas, nous parlons d'accélération. Et pour trois de ces forces, il en est ainsi.

Dans le cas de la gravité, la quantité totale d'énergie (principalement la masse, mais cela inclut toute l'énergie) plie l'espace-temps, et le mouvement de toutes les autres particules change en présence de tout ce qui a de l'énergie. Cela fonctionne donc dans la théorie classique (non quantique) de la gravité. Il existe peut-être une théorie plus générale de la gravité quantique, où il y a un échange de gravitons, conduisant à ce que nous observons comme une interaction gravitationnelle.

Avant de continuer, veuillez comprendre:

Les particules ont une propriété, ou quelque chose d'inhérent, qui leur permet de ressentir (ou de ne pas ressentir) un certain type de force
D'autres particules transportant des interactions interagissent avec la première
À la suite d'interactions, les particules changent le moment ou accélèrent

En électromagnétisme, la propriété principale est une charge électrique. Contrairement à la gravité, elle peut être positive ou négative. Un photon, une interaction de transfert de particules associée à une charge, conduit au fait que les mêmes charges se repoussent et que les différentes s'attirent.

Il convient de noter que les charges mobiles ou les courants électriques connaissent une autre manifestation de l'électromagnétisme - le magnétisme. La même chose se produit avec la gravité, et est appelée gravitomagnétisme (ou gravitoélectromagnétisme). Nous n'irons pas plus loin - l'essentiel est qu'il n'y a pas seulement une charge et un porteur de force, mais aussi des courants.

Il y a encore une forte interaction nucléairequi a trois types de charges. Bien que toutes les particules aient de l'énergie et soient toutes soumises à la gravité, et bien que les quarks, la moitié des leptons et une paire de bosons contiennent des charges électriques, seuls les quarks et les gluons ont une charge de couleur et ils peuvent subir une forte interaction nucléaire.

Il existe de nombreuses masses partout, donc la gravité est facile à observer. Et puisque l'interaction forte et l'électromagnétisme sont assez forts, ils sont également faciles à observer.

Mais qu'en est-il de ce dernier? Interaction faible?

Nous parlons généralement de lui dans le contexte de la désintégration radioactive. Un quark ou un lepton lourd se décompose en un quark léger et plus stable. Oui, une interaction faible est pertinente. Mais dans cet exemple, il est en quelque sorte différent du reste des forces.

Il s'avère que l'interaction faible est également une force, ils en parlent rarement. Elle est faible! 10 000 000 fois plus faible que l'électromagnétisme à une distance égale à la longueur d'un proton.

Une particule chargée a toujours une charge, qu'elle bouge ou non. Mais le courant électrique qu'il crée dépend de son mouvement par rapport aux autres particules. Le courant détermine le magnétisme, qui est tout aussi important que la partie électrique de l'électromagnétisme. Les particules composites comme un proton et un neutron ont des moments magnétiques importants, comme un électron.

Les quarks et les leptons se déclinent en six saveurs. Quarks - supérieur, inférieur, étrange, charmé, charmant, vrai (selon leurs désignations alphabétiques en latin u, d, s, c, t, b - haut, bas, étrange, charme, haut, bas). Leptons - électron, électron-neutrino, muon, muon-neutrino, tau, tau-neutrino. Chacun d'eux a une charge électrique, mais aussi un parfum. Si nous combinons électromagnétisme et interaction faible pour obtenir une interaction électrofaible , alors chacune des particules aura une charge faible, ou courant électrofaible, et une constante d'interaction faible. Tout cela est décrit dans le modèle standard, mais c'était assez difficile à vérifier, car l'électromagnétisme est si fort.

Dans une nouvelle expérience, dont les résultats ont été récemment publiés, la contribution de l'interaction faible a d'abord été mesurée. L'expérience a permis de déterminer la faible interaction des quarks supérieurs et inférieurs

et les faibles charges du proton et du neutron. Les prévisions du modèle standard pour les charges faibles étaient les suivantes:

Q _W (p) = 0,0710 ± 0,0007,
Q _W (n) = -0,9890 ± 0,0007.

Et selon les résultats de la diffusion, l'expérience a produit les valeurs suivantes:

Q _W (p) = 0,063 ± 0,012,
Q _W (n) = -0,975 ± 0,010.

Ce qui coïncide très bien avec la théorie, compte tenu de l'erreur. Les expérimentateurs disent qu'en traitant plus de données, ils réduiront davantage l'erreur. Et s'il y a des surprises ou des écarts avec le modèle standard, ce sera cool! Mais rien ne l'indique: par

conséquent, les particules ont une charge faible, mais nous ne nous répandons pas à ce sujet, car il est irréaliste difficile à mesurer. Mais nous l'avons fait tout de même, et apparemment, ils ont de nouveau confirmé le modèle standard.

Demandez à Ethan n ° 5: faible interaction

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