弱い力について知っておくべきこと

イアン・カミング/ゲッティイメージズ

弱い核力は、 物理学の 4 つの基本的な力 強い力、重力、電磁気とともに、粒子が互いに相互作用します。両方に比べて 電磁気 そして強い核力、弱い核力は強度がはるかに弱いため、弱い核力という名前が付けられています。弱い力の理論は、1933 年にエンリコ フェルミによって最初に提案され、当時はフェルミの相互作用として知られていました。弱い力は2種類のゲージが仲介 ボソン : Z ボソンと W ボソン。

弱い核力の例

弱い相互作用が重要な役割を果たします 放射性崩壊 、パリティ対称性とCP対称性の両方の違反、およびクォークのフレーバーの変化（ベータ崩壊のように）。弱い力を説明する理論は、量子フレーバーダイナミクス (QFD) と呼ばれます。これは、強い力の量子色力学 (QCD) と電磁力の量子電気力学 (QFD) に類似しています。電弱理論 (EWT) は、核力のより一般的なモデルです。

弱い核力は、弱い力、弱い核相互作用、弱い相互作用とも呼ばれます。

弱い相互作用の性質

弱い力は、次の理由で他の力とは異なります。

• パリティ対称性 (P) に違反する唯一の力です。
• これは、電荷パリティ対称性 (CP) に違反する唯一の力です。
• 1 種類を変更できる唯一の相互作用です。 クォーク 別のまたはその味に。
• 弱い力は、かなりの質量 (約 90 GeV/c) を持つキャリア粒子によって伝播されます。

弱い相互作用における粒子の重要な量子数は、弱いアイソスピンとして知られる物理的性質であり、これは電気スピンが電磁力で果たし、色電荷が強い力で果たす役割に相当します。これは保存された量です。つまり、弱い相互作用は、相互作用の開始時と同様に、相互作用の終了時に総アイソスピン和を持つことを意味します。

次の粒子は、+1/2 の弱いアイソスピンを持っています。

• 電子 ニュートリノ
• ミューニュートリノ
• ニュートリノ数
• アップクォーク
• チャームクォーク
• トップクォーク

次の粒子は、-1/2 の弱いアイソスピンを持っています。

• 電子
• ミュオン
• はい
• ダウンクォーク
• 奇妙なクォーク
• ボトムクォーク

Z ボソンと W ボソンはどちらも、他の力を媒介する他のゲージ ボソンよりもはるかに重いです ( 光子 電磁気学はグルオン、強い核力はグルオン)。粒子は非常に大きいため、ほとんどの状況で急速に崩壊します。

弱い力は、単一の基本的な電弱力として電磁力と一緒に統合されており、高エネルギーで現れます (粒子加速器内に見られるものなど)。この統一作業は 1979 年のノーベル物理学賞を受賞し、電弱力の数学的基礎がくりこみ可能であることを証明するさらなる研究は、1999 年のノーベル物理学賞を受賞しました。

によって編集アン・マリー・ヘルメンスタイン博士