Anche l'interazione nucleare debole, come la nucleare forte quella di gravità e quella elettromagnetica è una forza fondamentale della natura.
Essa può avvenire o tra leptoni e quark (interazione semileptoniche) o tra soli leptoni (interazioni leptoniche) oppure tra soli quark (interazioni non leptoniche), per lo scambio di bosoni, questa interviene sui neutrini per cui la gravità è trascurabile. Questa forza è responsabile del decadimento dei nuclei atomici detto decadimento beta, attraverso essa un neutrone si trasforma in un protone attraverso l'emissione di elettroni e neutrini.
Inoltre questo tipo di forza può essere unificata a quella elettromagnetica nella teoria elettrodebole.
Inoltre questo tipo di forza può essere unificata a quella elettromagnetica nella teoria elettrodebole.
Di questa interazione ne esistono due tipi:
1. Interazione a corrente carica
2. Interazione a corrente neutra
La prima coinvolge i bosoni carichi elettricamente W- e W+ , la seconda invece è mediata dalla particella Z0
L'interazione debole è l'unica a provocare un cambiamento nella carica di sapore delle particelle coinvolte, ed è anche l'unica a violare la simmetria di parità P, la simmetria di carica C e anche il loro prodotto, ovvero la simmetria CP.
LA TEORIA DEBOLE
Il prototipo dell'interazione debole fu la spiegazione del decadimento beta data da Fermi nel 1933. Questo processo può esser descritto come un'interazione puntiforme di quattro fermioni, con la costante di accoppiamento G, così come per l'elettromagnetica ci la differenza che per la forza nucleare debole c'è una variazione di carica elettrica.
La costante di Fermi
Questa costante ha le dimensioni di [energia]-2 . La soluzione della situazione è possibile ipotizzare per il fatto che le interazioni deboli siano dovute all'emissione di bosoni vettori. Così questa interazione è proporzionale a:
dove g è la "vera" costante di accoppiamento debole, adimensionale, M è la massa del bosone vettore e q è il momento da esso trasportato. Perciò, nel caso in cui
(come per il decadimento beta) si ha un'interazione puntuale con costante di accoppiamento proporzionale alla G di Fermi:
- Esistono poi altre teoria come la violazione della simmetria P e C, oppure l'universalità debole, o ancora la teoria di Cabibbo e la violazione di CP.
- LA TEORIA ELETTRODEBOLE:
Ciò mostra anche come l'interazione debole non sia debole perché è debole la costante di accoppiamento g, ma perché M è molto grande. Se infatti g fosse dell'ordine di e, allora a energie dell'ordine di M e oltre, l'interazione debole ed elettromagnetica avrebbero la stessa intensità.
Il modello standard descrive la forza elettromagnetica e l'interazione debole come due aspetti di una stessa forza, l'interazione debole.
Secondo la teoria elettrodebole ad energie molto alte, che si sono verificate per pochi instanti dopo il big bang, l'universo possiede quattro campi vettoriali relativi a un'unica forza elettrodebole, i quali vengono assimilati da tre dei quattro campi elettrodeboli fornendo loro la massa. I tre campi massivi diventano i bosoni W e Z dell'interazione debole, mentre il quarto conserva le caratteristiche iniziali ancora presenti nell'universo attuale.
La teoria funziona molto bene e ha permesso la formulazione di predizioni che si sono poi dimostrate vere.
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