භෞතික විද්යාවේ දුර්වල අන්තර්ක්රියා මොනවාද?

විශ්වයේ සමස්ත කාරණාව පාලනය කරන මූලික බලවේග හතරෙන් එකක් වන දුර්වල අන්තර් ක්රියා කිරීම. අනෙක් තිදෙනා ගුරුත්වාකර්ෂණය, විද්යුත් චුම්බකත්වය සහ ශක්තිමත් අන්තර්ක්රියාකාරිත්වය වේ. අනෙකුත් බලවේග එකට එකට එකී දේවල් පවත්වා ඇති අතර දුර්වල බලවේග ඔවුන්ගේ විනාශයේ විශාල කාර්ය භාරයක් ඉටු කරයි.

ගුරුත්වාකර්ෂණය වඩා දුර්වල අන්තර්ක්රියාකාරිත්වය වඩා බලවත් වේ, නමුත් එය ඉතා දුරින් ඉතා ඵලදායී වේ. බල ශක්තිය උපක්රමික මට්ටමක ක්රියා කරයි. තාරක ශක්තිය හා මූලද්රව්ය සෑදීම සඳහා තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. විශ්වයේ ඇති ස්වභාවික විකිරණ සඳහා එය වගකිව යුතුය.

ෆර්මී න්යාය

ඉතාලි භෞතික විද්යාඥ එන්ක්රීක් ෆර්මී 1933 දී බීටා ක්ෂය වීම පැහැදිලි කිරීම සඳහා න්යායයක් ගොඩ නැගීම - නියුට්රෝනයක් ප්රෝටෝනයක් බවට පරිවර්තනය කිරීම හා ඉලෙක්ට්රෝන විස්ථාපනය කිරීමේ ක්රියාවලිය බීටා අංශුව ලෙස බොහෝ විට හැඳින්වේ. ඔහු නියැන්ඩ්රෝනයකට ප්රෝටෝනයක් බවට පරිවර්තනය කිරීම, නියුට්රිනෝ හා ඉලෙක්ට්රෝනයක් බවට පරිවර්තනය කරන ලද මූලික ක්රියාවලිය, ප්රතික්රියාකාරක ලෙස අර්ථ දැක්වීය, ඊනියා දුර්වල අන්තර්ක්රියාවක්, නව බලැති බලයක් අර්ථ දැක්වීය.

ෆර්මී මුලින් උපකල්පනය කළේ ශුන්ය දුර හා ග්රහණය ඇති බවය. අංශු දෙකකට සම්බන්ධ වීමට සිදුවූයේ, එම බලකාය ක්රියාකාරී විය. එතැන් සිට, දුර්වල අන්තර්ක්රියාවක් ප්රෝටෝනයේ විෂ්කම්භය 0.1% ට සමාන ඉතා කෙටි දුරක් පෙන්නුම් කරන ආකර්ෂණීය බලයක් බව සොයාගෙන තිබේ.

ඉරියව් ශක්තිය

විකිරණශීලී ක්ෂය වීමේදී දුර්වල බලයක් විද්යුත් චුම්භකයට වඩා 100,000 ගුණයකින් කුඩා වේ. කෙසේවෙතත්, එය අභ්යන්තර විද්යුත් චුම්භකයට සමව පවතින බව දැන් එය දැන සිටියි. මෙම පැහැදිලි දෙක එකිනෙකට වෙනස් විද්යුත් සංසිද්ධියක් විදහා දැක්වීමට විශ්වාස කරයි. මේවා සනාථ කරනු ලබන්නේ ඒවා ග්රෑම් 100 ට වඩා වැඩි ශක්තියක් සමඟ ඒකාබද්ධ වීමයි.

ඇතැම් විට අණුක දිරාපත්වීම තුළ දුර්වල අන්තර්ක්රියා ඇති බව ප්රකාශ වේ. කෙසේ වෙතත්, අන්තර් අණුක බලවේග විද්යුත් ස්ඵටික ස්වභාවය ඇත. වාන් ඩර් වල්ස් විසින් ඔවුන් සොයාගනු ලැබුවේ ඔහුගේ නම දැරීමෙනි.

සම්මත ආකෘතිය

භෞතික විද්යාවෙහි දුර්වල අන්තර්ක්රියාකාරිත්වය සම්මත ආකෘතියේ කොටසකි - ද්රව්යමය මූලික ව්යුහය විස්තර කරන මූලික අංශු න්යාය, සම elegies කට්ටලයක් භාවිතා කරමින්. මෙම ආකෘතියට අනුව, කුඩා කොටස් වලට බෙදිය නොහැකි ලෙසින් මූලද්රව්ය අංශු, විශ්වයේ ගොඩනැඟිලි කොටස් වේ.

එවැනි එක් අංශුවක් වන්නේ ක්වාර්ක් ය. විද්යාඥයන් අඩු යමක් පැවැත්ම අපේක්ෂා කරන්නේ නැත, නමුත් ඔවුන් තවමත් සොයන්නේ. වර්ග හයක් හෝ ක්වාක් වර්ග තිබේ. අපි වැඩිවන ස්කන්ධය අනුව අපි ඒවා ස්ථානගත කරමු:

• ඉහළ;
• පහළ;
• අමුතුයි;
• පුදුමයට පත්
• නැමති;
• ඇත්ත.

විවිධ සංයෝජනවලදී ඔවුන් විවිධාකාර වර්ගයේ උප පරමාණුක අංශු ගණනාවක් ඇති කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, ප්රෝටෝන සහ නියුට්රෝන - පරමාණුක න්යෂ්ටියෙහි විශාල අංශු - සෑම ක්ර්ක්ක් තුනක සම්භාවනීයය. ඉහළ සහ පහළ දෙක ප්රෝටෝනයයි. ඉහළ සහ පහළ දෙකේ නියුට්රෝනය සෑදේ. ක්වාර්ක් ශ්රේණියේ වෙනස් වීම මගින් නියුට්රෝනයකට ප්රෝටෝනයක් වෙනස් වන අතර එමගින් එක් මූලද්රව්යයක් වෙනත් ආකාරයකට පරිවර්තනය කරයි.

තවත් මූලද්රව්ය වර්ගයක් බොසෝනයකි. මෙම අංශු අතර ශක්ති කදම්බ වලින් සමන්විත අන්තර් ක්රියාකාරී වාහකයන් වේ . ෆෝටෝන යනු බොසෝනයක එක් වර්ගයකි. මෙම සිව් බලවේග එකිනෙකා අන්තර් ක්රියාකාරී වාහක හුවමාරුවක ප්රතිඵලයකි. ප්රබල අන්තර් ක්රියාවක් ග්ලූන් සහ විද්යුත් චුම්භක අන්තර් ක්රියාවක් සිදු කරයි. ගෲව්ටොන් න්යායිකව ගුරුත්වාකර්ෂණ වාහකය වන නමුත් එය සොයාගත නොහැකි විය.

W සහ Z බොසෝන

දුර්වල අන්තර්ක්රියාකාරිත්වය W සහ Z බොසෝන විසින් සිදු කරනු ලැබේ. පසුගිය සියවසේ 60 ගණන්වලදී මෙම අංශු විසින් නොබෙල් ත්යාගලාභීන් වන ස්ටීවන් වෙයින්බර්ග්, ෂෙල්ඩන් සලාම් සහ අබ්දුස් ග්ලෙෂෝ විසින් අනාවැකි පල කල අතර 1983 දී ඔවුන් න්යෂ්ටික පර්යේෂණ සර්න් විසින් සොයාගන්නා ලදී.

W-බොසෝන විද්යුත් වශයෙන් ආරෝපිත වන අතර W ⁺ (ධන ආරෝපණයක්) සහ W ^- (සෘණ ආරෝපිත) යන සංකේත මගින් නිරූපණය කෙරේ. W-බොසෝන අංශුවල සංයුතිය වෙනස් කරයි. විද්යුත් ආරෝපිත W-බෝසෝන් විමෝචනය කිරීමෙන්, දුර්වල බලයක්, ක්වාක් ශ්රේණියේ වෙනස් කිරීම, නියුට්රෝනයකට ප්රෝටෝනය පරිවර්තනය කිරීම හෝ අනෙක් අතට. න්යෂ්ටික විලයනය හේතුකොටගෙන එය තාරකා විනාශ කරයි.

මෙම ප්රතික්රියාව පෘථිවිය මත ග්රහලෝක, ශාක, මිනිසුන් හා වෙනත් දේ සඳහා ගොඩනැඟිලි ද්රව්ය බවට පත් කිරීම සඳහා සුපර්නෝවා පිපිරීම් විසින් අභ්යවකාශයට හෙළනු ලබන බරින් වැඩි බර මූලද්රව්ය නිර්මාණය කරයි.

මධ්යන්ය ධාරාව

Z-බොසෝන් මධ්යස්ථය. දුර්වල නියුට්රිය ධාරාවක් ගෙන යයි. අංශු සමඟ ඇති අන්තර්ක්රියා හඳුනාගැනීම අසීරු ය. 1960 ගණන්වලදී W- සහ Z-bosons සඳහා වූ පර්යේෂණාත්මක සෙවුම් විද්යාඥයින් විසින් එක් ඉලෙක්ට්රෝන විද්යුත් චුම්භක සහ දුර්වල බලයක් ඒකාබද්ධ කරන ලද සිද්ධාන්තයකට යොමු විය. කෙසේ වෙතත්, මෙම න්යායයේ අංශු බර නොසැලකිය යුතු බවත්, න්යායාත්මකව W-බෝසෝන් එහි කෙටි රේඛාව පැහැදිලි කිරීම සඳහා අවශ්ය බව විද්යාඥයින් දැන සිටියේය. න්යායඥයින් විසින් W හි ස්කන්ධය හිග්ස් බොසෝන්ගේ පැවැත්ම සඳහා සපයන ලද හිග්ස් යාන්ත්රණය ලෙස හැඳින්වෙන නොපෙනෙන යාන්ත්රණයක් වෙත ආරෝපණය කරයි.

ලෝකයේ විශාලතම ත්වරණකාරකය වන "විශාල හැඩ්රන් ඝට්ටකය" භාවිතා කරන විද්යාඥයන් 2012 දී සර්න් වාර්තා කලේ නව හිඩසක් "හිග්ස් බොසෝනයන්ට අනුරූප වන" බවයි.

බීටා ක්ෂය වීම

ප්රෝටෝන නියුට්රෝනයකට පරිවර්තනය වීම සහ අනෙක් අතට β-දිරාපත් වීම තුල දුර්වල අන්තර් ක්රියාව පෙන්නුම් කරයි. එය බොහෝ නියුට්රෝන හෝ ප්රෝටෝන සහිත න්යෂ්ටියක් ඇති විට, ඒවායින් එක් අයෙකු තවත් ආකාරයකට පරිවර්තනය වේ.

බීටා ක්ෂය වීම ක්රම දෙකක් ආකාරයෙන් සිදු කළ හැකිය:

1. බීටා ක්ෂය වීමක දී, β ^- දිරායාම ලෙස ලියන විට, නියුට්රෝනය ප්රෝටෝනය, අන්තේත්රිනෝස් සහ ඉලෙක්ට්රෝනයකට බෙදී යයි.
2. ප්රෝටෝන නියුට්රෝන, නියුට්රිනෝස් සහ පොසිට්රොන් තුලට ප්රෝටෝනයක් බෙදී ඇති විට β ⁺ විඝටනය ලෙස සමහර විට පරමාණුක න්යෂ්ටිවල දිරාපත්වීමෙහිදී දුර්වල අන්තර් ක්රියාව පෙන්නුම් කරයි.

එක් මූලද්රව්යයකට තවත් ආකාරයකට හැරවිය හැක. එහි නියුට්රෝන යම්කිසි නිශේම බීටා ක්ෂය වීමකින් ප්රෝටෝනයක් බවට පත්වන විට හෝ එහි ප්රෝටෝන β ⁺ ක්ෂය වීමෙන් නියුට්රෝන ලෙස ස්වයංසිද්ධව පරිවර්තනය වේ.

ද්විත්ව බීටා ක්ෂය වීමක් න්යෂ්ටියක ප්රෝටෝන 2 ක් එකවරම නියුට්රෝන 2 ක් බවට පරිවර්තනය කරයි. එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන් ඉලෙක්ට්රෝන-ප්රතිදීත්රිනෝ 2 සහ බීටා අංශු 2 විමෝචනය වේ. උපකල්පිත නූතනකාරි ද්විත්ව බීටා ක්ෂය වීමක් තුල නියුට්රිනෝ සෑදෙන්නේ නැත.

ඉලෙක්ට්රොනික් අත්පත්කරණය

ඉලෙක්ට්රෝන අල්ලා ගැනීම හෝ K-අල්ලා ගැනීම යන ක්රියාවලිය හරහා ප්රෝටෝනයක් නියුට්රෝන බවට හැරවිය හැක. නියුට්රෝන සංඛ්යාවට සාපේක්ෂව න්යෂ්ටියේ ප්රෝටෝන සංඛ්යාවක් පවතින විට ඉලෙක්ට්රෝනය සාමාන්යයෙන් අභ්යන්තර ඉලෙක්ට්රෝන ශූන්යය න්යෂ්ටිය තුලට වැටේ. මෙම කාක්ෂිකයේ ඉලෙක්ට්රෝනය මවගේ න්යෂ්ටිය විසින් අල්ලා ගනු ලැබේ. ඒවායේ නිෂ්පාදන දුව න්යෂ්ටිය සහ නියුට්රිනෝ වේ. දූරක න්යෂ්ටිය ලබාගත් පරමාණුක සංඛ්යාව 1 කින් අඩු වේ, නමුත් මුළු ප්රෝටෝන හා නියුට්රෝන සංඛ්යාව සමාන වේ.

තාප න්යෂ්ටික ප්රතික්රියාව

න්යෂ්ටික සංස්ලේෂණයෙහි දුර්වල අන්තර්ක්රියාකාරිත්වයේ යෙදී ඇත - හිරු හා තාප න්යෂ්ටික (හයිඩ්රජන්) බෝම්බ ලබා දෙන ප්රතික්රියාවක්.

හයිඩ්රජන් විලයනයක පළමු අදියර වන්නේ ඒවායේ විද්යුත් චුම්භක අන්තර්ක්රියා නිසා ඔවුන් අත්දුටු අන්යොන්ය විකර්ෂණය මග හැරීම සඳහා ප්රෝටෝන දෙකක ගැටුමයි.

දෙකම අංශු එකට සමීපව තැබුවහොත්, ශක්තිමත් අන්තර්ක්රියාවක් ඒවාට සම්බන්ධ කළ හැකිය. මෙය හීලියම් ( ² He) අස්ථායී ආකාරයක් නිර්මාණය කරයි. ප්රෝටෝන දෙකක් සහිත න්යෂ්ටියක් ඇති අතර එය නියුට්රෝන දෙකක් හා ප්රෝටෝන දෙකක් ඇති ස්ථාවර ආකාරයට ( ⁴ He) ප්රතිවිරෝධී වේ.

මීලඟ පියවරේදී දුර්වල අන්තර්ක්රියාකාරිත්වයට පිවිසෙයි. ප්රෝටෝන ප්රමාණවත් තරම් අපහසුතාවකින් නිසා, ඉන් එක් අයෙකු බීටා ක්ෂය වීමකට ගොදුරු වේ. ඉන් අනතුරුව, ³ හේ, අතරමැදි ගොඩනැගීම සහ විලයනය ඇතුලුව අනෙකුත් ප්රතික්රියා, අවසානයේ ⁴ He ස්ථාවර වේ.