
【化】 weak interaction
弱相互作用(Weak Interaction)是自然界四种基本力之一,其英文对应词为“Weak Nuclear Force”或“Weak Interaction”。在粒子物理学中,它主要负责亚原子粒子的衰变过程,例如β衰变和中微子相互作用。以下是其核心特性的科学解释:
作用范围与强度
弱相互作用的有效作用范围极短(约$10^{-18}$米),强度仅为强相互作用的$10^{-13}$倍。这种短程性源于其媒介粒子——W⁺、W⁻和Z⁰玻色子的高质量(约80-90 GeV/c²),符合量子场论中的汤川耦合原理。
对称性破缺与手征性
弱力是唯一能打破宇称对称性的基本力(杨振宁与李政道于1957年诺贝尔奖工作)。它仅作用于左手性费米子(如左手中微子),而右手性粒子不参与弱相互作用,这一特性在标准模型中被严格描述。
费曼图与耦合常数
弱相互作用的费曼顶点包含矢量玻色子与费米子的耦合,耦合常数$GF$(费米常数)约为$1.166 times 10^{-5}text{GeV}^{-2}$。其数学表达式为:
$$ mathcal{L}{text{int}} = frac{g}{2sqrt{2}} J^mu W_mu + text{h.c.} $$
其中$J^mu$为弱同位旋流,$g$为弱荷强度。
实验验证与应用
欧洲核子研究中心(CERN)通过大型强子对撞机(LHC)观测到W/Z玻色子的产生与衰变,验证了电弱统一理论。弱力机制还解释了太阳中微子振荡现象,并为核医学中的正电子发射断层扫描(PET)提供理论基础。
权威参考文献:
弱相互作用(又称弱力或弱核力)是自然界四种基本相互作用之一,与强相互作用、电磁力和引力并列。以下是其关键特性的分点说明:
示例公式:β衰变过程可简化为:
$$
n to p + e^- + bar{
u}_e
$$
其中弱力通过W⁻玻色子交换实现中子(n)到质子(p)的转变。
如需进一步了解实验细节或历史发展,可参考(搜狗百科)和(百度文库)的完整内容。
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