Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ. Μέρος 4ο ΑΣΘΕΝΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ. Λεπτόνια, τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης

Δήμητρα Σπανού, χημικός, καθηγήτρια Β/θμιας Εκπ/σης στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης από το 2010

υπό κατασκευή

Η ασθενής Πυρηνική Αλληλεπίδραση  . Εκδηλώνεται σε αποστάσεις 1000 φορές μικρότερες από το μέγεθος πρωτονίου, δηλαδή περίπου 2.10^-18 m 

Στην ασθενή Αλληλεπίδραση συμμετέχουν όλα τα θεμελιώδη φερμιόνια (λεπτόνια και κουάρκς και τα αντισωμάτά τους) και μέσω αυτής μπορούν να ανταλλάσσουν ενέργεια, μάζα, φορτίο, και κβαντικούς αριθμούς, δηλαδή να μετατρέπονται το ένα στο άλλο.

Το 1960 διατυπώθηκε μια θεωρία που συνδύαζε την ηλεκτρομαγνητισμό με την ασθενή αλληλεπίδραση που ονομάσθηκε θεωρία των ηλεκτροσθενών αλληλεπιδράσεων με φορείς τα διανυσματικά μποζόνια W+, W- ,Z^o ως φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης.

Επί πλέον προβλέφθηκε η ύπαρξη των ουδετέρων ρευμάτων μεταξύ κουάρκς και λεπτονίων των οποίων φορείς είναι τα εικονικά μποζόνια Ζ^ο και με αυτά διαμεσολαβείται ανταλλαγή χωρίς να αλλάζουν τα φορτία των σωματιδίων. Τα Ζ είναι φορείς ανταλλαγής με όλα τα σωματίδια

ΓΙΑΤΙ ΑΥΤΗ Η ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΟΝΟΜΑΖΕΤΑΙ ΑΣΘΕΝΗΣ (ΑΔΥΝΑΜΗ)

Ασθενής ονομάσθηκε γιατί η έντασή της είναι πολύ χαμηλότερη από του ηλεκτρομαγνητισμού. Συνήθως η ένταση σχετίζεται και είναι ανάλογη με τον ρυθμό διεγέρσεων που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση. Ο ρυθμός των διεγέρσεων από την ασθενή αλληλεπίδραση είναι 10^-11s για ενέργειες αλληλεπίδρασης σωματιδίων  1GeV που θεωρείται αργός ρυθμός.

Άλλο ενδεικτικό μέγεθος για την δύναμη μιας αλληλεπίδρασης είναι η μέση ελεύθερη δδιαδρομή των σωματιδίων σε μια ουσία.

Η Ασθενής Αλληλεπίδραση έχει μικρό εύρος δράσης, περίπου 2.10^-18m, περίπου 1000 φορές μικρότερο από το μέγεθος του πυρήνα κι έτσι είναι ασθενής ακόμα και για πυρήνες που βρίσκονται πολύ κοντά σε απόσταση 10^-10m, πολύ ασθενέσθερη της ηλεκτρομαγνητικής και της βαρυτικής

Αλλά η ένταση της Ασθενούς Αλληλεπίδρασης εξαρτάται και από την ενέργεια των αλληλεπιδρώντων σωματιδίων.

 Παραδείγματα: Όταν ένα νετρίνο ενέργειας  100GeV  που επιδρά με ένα νουκλεόνιο η διατομή της αλληλεπίδρασης είναι έξη τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από αυτήν ενός άλλου νετρινίου ενέργειας 1MeV

Στην Ασθενής Αλληλεπίδραση υπόκειται μόνο τα αριστερόστροφα σωματίδια (σπιν αντίθετη κατεύθυνση από την ορμή) και όχι τα δεξιόστροφα.

Στην ασθενή αλληλεπίδραση διακρίνουμε:

 τα φορτισμένα ρεύματα και τα ουδέτερα ρεύματα  με φορείς τα διανυσματικά μποζόνια W+, W- με τα οποία αλλάζει το φορτίο των αλληλεπιδρώντων σωματιδίων, (ένα θετικά φορτισμένο περωτόνιο γίνεται ουδέτερο νετρόνιο ή ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο γίνεται ουδέτρο νετρίνο)

Τα ουδέτερα ρεύματα μεταξύ κουάρκς και λεπτονίων έχουν τα εικονικά μποζόνια Ζ^ο και με αυτά διαμεσολαβείται ανταλλαγή χωρίς να αλλάζουν τα φορτία των σωματιδίων. Τα Ζ είναι φορείς ανταλλαγής με όλα τα σωματίδια

Τα μποζόνια αυτά έχουν μη μηδενική μάζα και ίση με 90GeV/c² και spin ίσο με 1