电弱交互作用
电磁作用与弱相互作用的统一描述
粒子物理学中,弱电相互作用是电磁作用弱相互作用的统一描述,而这两种作用都是自然界中四种已知基本力。虽然在日常的低能量情况下,电磁作用与弱作用存在很大的差异,然而在超过统一温度,即数量级在100 GeV的情况下,这两种作用力会统合成单一的电弱作用力。
简介
粒子物理学中,弱电相互作用是电磁作用弱相互作用的统一描述,而这两种作用都是自然界中四种已知基本力。虽然在日常的低能量情况下,电磁作用与弱作用存在很大的差异,然而在超过统一温度,即数量级在100GeV的情况下,这两种作用力会统合成单一的电弱作用力。
由于将基本粒子的电磁作用与弱作用统一的这项贡献,阿卜杜勒·萨拉姆谢尔登·格拉肖以及史蒂文·温伯格获颁1979年的诺贝尔物理奖。弱电相互作用的理论目前经以下两个实验证明存在:
弱相互作用
弱相互作用(又称弱力或弱核力)是自然的四种基本力中的一种,其余三种为强核力电磁力万有引力次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子。
粒子物理学标准模型中,弱相互作用的理论指出,它是由W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起的,由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的,所以它是一种非接触力。这种发射中最有名的是β衰变,它是放射性的一种表现。重的粒子性质不稳定,由于Z及W玻色子比质子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”,是因为β衰变发生的概率比强相互作用低很多,表示它的一般强度比电磁强核力弱好几个数量级。大部分粒子在一段时间后,都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外,它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“”之间互换。
弱力最早的描述是在1930年代,是四费米子接触相互作用的费米理论:接触指的是没有作用距离(即完全靠物理接触)。但是现在最好是用有作用距离的场来描述它,尽管那个距离很短。在1968年,电磁与弱相互作用统一了,它们是同一种力的两个方面,现在叫弱电相互作用。
弱相互作用在粒子的β衰变中最为明显,在由氢生产重氢的过程中(恒星热核反应的能量来源)也很明显。放射性碳定年法用的就是这样的衰变,此时碳-14通过弱相互作用衰变成氮-14。它也可以造出辐射冷光,常见于超重氢照明;也造就了β伏这一应用领域(把β射线的电子当电流用)。
电磁力
电磁力(英语:electromagnetic force)是处于电场磁场或电磁场的带电粒子所受到的作用力。大自然的四种基本力中,电磁力是其中一种,其它三种是强作用力、弱作用力引力光子是传递电磁力的媒介。在电动力学里,电磁力称为劳仑兹力。延伸至相对论性量子场论,在量子电动力学里,两个带电粒子倚赖光子为媒介传递电磁力。带电粒子是带有净电荷的粒子。电荷基本粒子的内秉性质。只有带电粒子或带电物质(带有净电荷的物质)才能够感受到电磁力,也只有带电粒子或带电物质才能够制成电场、磁场或电磁场来影响其它带电粒子或带电物质。
对于决定日常生活所遇到的物质的内部性质,电磁力扮演重要角色。在物质内部,分子与分子之间彼此相互作用的分子间作用力,就是电磁力的一种形式。分子间作用力促使一般物质呈现出各种各样的物理与化学性质。由于电子与原子核分别带有的负电荷与正电荷,它们彼此之间会以电磁力相互吸引,使得电子移动于环绕着原子核的原子轨道,与原子核共同组成原子。分子的建构组元是原子。几个邻近原子的电子与电子、电子与原子核、原子核与原子核,以电磁力彼此之间相互作用,主导与驱动各种化学反应,因此促成了所有生物程序。
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最新修订时间:2022-08-25 18:48
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简介
弱相互作用
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