
【化】 weak interaction
弱相互作用(Weak Interaction)是自然界四種基本力之一,其英文對應詞為“Weak Nuclear Force”或“Weak Interaction”。在粒子物理學中,它主要負責亞原子粒子的衰變過程,例如β衰變和中微子相互作用。以下是其核心特性的科學解釋:
作用範圍與強度
弱相互作用的有效作用範圍極短(約$10^{-18}$米),強度僅為強相互作用的$10^{-13}$倍。這種短程性源于其媒介粒子——W⁺、W⁻和Z⁰玻色子的高質量(約80-90 GeV/c²),符合量子場論中的湯川耦合原理。
對稱性破缺與手征性
弱力是唯一能打破宇稱對稱性的基本力(楊振甯與李政道于1957年諾貝爾獎工作)。它僅作用于左手性費米子(如左手中微子),而右手性粒子不參與弱相互作用,這一特性在标準模型中被嚴格描述。
費曼圖與耦合常數
弱相互作用的費曼頂點包含矢量玻色子與費米子的耦合,耦合常數$GF$(費米常數)約為$1.166 times 10^{-5}text{GeV}^{-2}$。其數學表達式為:
$$ mathcal{L}{text{int}} = frac{g}{2sqrt{2}} J^mu W_mu + text{h.c.} $$
其中$J^mu$為弱同位旋流,$g$為弱荷強度。
實驗驗證與應用
歐洲核子研究中心(CERN)通過大型強子對撞機(LHC)觀測到W/Z玻色子的産生與衰變,驗證了電弱統一理論。弱力機制還解釋了太陽中微子振蕩現象,并為核醫學中的正電子發射斷層掃描(PET)提供理論基礎。
權威參考文獻:
弱相互作用(又稱弱力或弱核力)是自然界四種基本相互作用之一,與強相互作用、電磁力和引力并列。以下是其關鍵特性的分點說明:
示例公式:β衰變過程可簡化為:
$$
n to p + e^- + bar{
u}_e
$$
其中弱力通過W⁻玻色子交換實現中子(n)到質子(p)的轉變。
如需進一步了解實驗細節或曆史發展,可參考(搜狗百科)和(百度文庫)的完整内容。
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