Слабое взаимодействие

Слабое взаимодействие ответственно за распад частиц. Поэтому его обнаружение стало возможным после открытия радиоактивности и при исследованиях бета-распада. Все началось в 1896 г., когда Анри Беккерель случайно открыл явление радиоактивности. Затем Резерфорд установил, что радиоактивные элементы испускают альфа-, бета - и гамма-лучи. Альфа-частицы представляют собой ядро атома гелия. Бета-частицы оказались, летающими с большой скоростью, электронами. Ученые обнаружили, что при бета-распаде ядра, нарушается закон сохранения энергии. Вульфганг Паули «спас» закон сохранения энергии, предположив, что вместе с электроном при бета-распаде вылетает еще одна частица, нейтральная, и обладающая необычайно высокой проникающей способностью. Она уносит с собой недостающую энергию. Частицу назвали «нейтрино». Ее удалось обнаружить лишь в 1962 г. Однако внутри ядра таких частиц нет. Энрико Ферми высказал предположение, что электроны и нейтрино до своего вылета не существуют в ядре, а каким-то образом мгновенно образуются из энергии, запаса радиоактивного ядра.

Свойства свободных нейтронов подтвердили гипотезу Ферми. Свободные нейтроны, в течение 800 сек. распадаются на протон, электрон и нейтрино. Однако ученые выяснили, что известные в те времена силы не могут привести к такому распаду. Измерения скорости бета-частиц показали, что взаимодействие, приводящее к бета-распадам, имеет силу чрезвычайно слабую, чем электромагнитное взаимодействие. В дальнейшем установили, что большинство частиц участвуют в слабом взаимодействии. Для нейтрино слабое взаимодействие является единственным способом проявлять себя.

Слабое взаимодействие вызывает превращение одних частиц в другие, часто приводя продукты реакции в движение с высокой скоростью. Слабое взаимодействие короткодействующее, его радиус действия 10^{-16 см. Безразмерная константа слабого взаимодействия выражается формулой} g²=Gּm_p²≈10⁵, где m_p – масса протона. Слабое взаимодействие протекает очень медленно за время порядка 10^-10с. Его относительная интенсивность около 10^-12, т.е. в триллионы раз меньше, чем сильное взаимодействие. Сильные и слабые силы взаимодействия короткодействующие и проявляются только в размерах атомного ядра.