სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები არიან ვექტორ-ბოზონები ვ + , ვ- და ზ 0 . ამ შემთხვევაში, განასხვავებენ ეგრეთ წოდებულ დამუხტულ-სუსტ დენების და ნეიტრალური-სუსტი დენების ურთიერთქმედებას. დამუხტული დენების ურთიერთქმედება (დამუხტული ბოზონების მონაწილეობით ვ± ) იწვევს ნაწილაკების მუხტების ცვლილებას და ზოგიერთი ლეპტონისა და კვარკის სხვა ლეპტონებად და კვარკებად გარდაქმნას. ნეიტრალური დენების ურთიერთქმედება (ნეიტრალური ბოზონის მონაწილეობით ზ 0 ) არ ცვლის ნაწილაკების მუხტს და გარდაქმნის ლეპტონებსა და კვარკებს იმავე ნაწილაკებად.

ენციკლოპედიური YouTube

• 1 / 5

  პაულის ჰიპოთეზის გამოყენებით ენრიკო ფერმიმ 1933 წელს შეიმუშავა ბეტა დაშლის პირველი თეორია. საინტერესოა, რომ მისი ნამუშევრის ჟურნალში გამოქვეყნებაზე უარი თქვეს Ბუნებასტატიის გადაჭარბებულ აბსტრაქტულობაზე მითითებით. ფერმის თეორია ემყარება მეორადი კვანტიზაციის მეთოდის გამოყენებას, რომელიც იმ დროისთვის უკვე გამოყენებული იყო ფოტონების ემისიის და შთანთქმის პროცესებისთვის. ნაწარმოებში გაჟღერებული ერთ-ერთი იდეა იყო აგრეთვე მტკიცება, რომ ატომიდან გამოსხივებული ნაწილაკები თავდაპირველად მასში არ შედიოდა, არამედ ურთიერთქმედების პროცესში იბადებოდა.

  დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ ბუნების კანონები სიმეტრიულია სარკის ასახვის მიმართ, ანუ ნებისმიერი ექსპერიმენტის შედეგი უნდა იყოს იგივე, რაც სარკე-სიმეტრიულ ინსტალაციაზე ჩატარებული ექსპერიმენტის შედეგი. ეს სიმეტრია სივრცულ ინვერსიასთან მიმართებაში (რაც ჩვეულებრივ აღინიშნება როგორც პ) დაკავშირებულია კონსერვაციის პარიტეტთან. თუმცა, 1956 წელს, როდესაც თეორიულად განიხილავდნენ K-მეზონის დაშლის პროცესს, იანგ-ჟენნინგმა და ლი-ზონგდაომ ვარაუდობდნენ, რომ სუსტი ურთიერთქმედება შეიძლება არ დაემორჩილოს ამ კანონს. ჯერ კიდევ 1957 წელს ვუ ძიანსონგის ჯგუფმა დაადასტურა ეს პროგნოზი ბეტა დაშლის ექსპერიმენტში, რამაც იანგმა და ლიმ 1957 წელს მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში. მოგვიანებით, იგივე ფაქტი დადასტურდა მიონის და სხვა ნაწილაკების დაშლაში.

  ახალი ექსპერიმენტული ფაქტების ასახსნელად 1957 წელს მიურეი-გელ-მანმა, რიჩარდ-ფეინმანმა, რობერტ-მარშაკმა და ჯორჯ-სუდარშანმა შეიმუშავეს უნივერსალური თეორია ოთხი ფერმიონის სუსტი ურთიერთქმედების შესახებ, ე.წ. ვ − ა- თეორია.

  ურთიერთქმედებების მაქსიმალური შესაძლო სიმეტრიის შესანარჩუნებლად, L. D. Landau 1957 წელს ვარაუდობს, რომ თუმცა პ-სუსტ ურთიერთქმედებებში ირღვევა სიმეტრია, მათში უნდა შენარჩუნდეს კომბინირებული სიმეტრია CP- სარკისებური ასახვის კომბინაცია და ნაწილაკების ჩანაცვლება ანტინაწილაკებით. თუმცა, 1964 წელს ჯეიმს-კრონინმა და უოლ-ფიჩმა აღმოაჩინეს სუსტი დარღვევა ნეიტრალური კაონების დაშლაში. CP- პარიტეტი. სწორედ სუსტი ურთიერთქმედება აღმოჩნდა ამ დარღვევაზე პასუხისმგებელი, უფრო მეტიც, ამ შემთხვევაში თეორიამ იწინასწარმეტყველა, რომ იმ დროისთვის ცნობილი კვარკებისა და ლეპტონების ორი თაობის გარდა, კიდევ ერთი თაობა მაინც უნდა ყოფილიყო. ეს პროგნოზი ჯერ 1975 წელს დადასტურდა ტაუ ლეპტონის აღმოჩენით, შემდეგ კი 1977 წელს b კვარკის აღმოჩენით. კრონინმა და ფიტჩმა 1980 წელს მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში.

  Თვისებები

  სუსტ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობს ყველა ფუნდამენტური ფერმიონი (ლეპტონი და კვარკი). ეს არის ერთადერთი ურთიერთქმედება, რომელშიც ნეიტრინოები მონაწილეობენ (გრავიტაციის გარდა, რაც ლაბორატორიაში უმნიშვნელოა), რაც ხსნის ამ ნაწილაკების კოლოსალურ შეღწევადობას. სუსტი ურთიერთქმედება ლეპტონებს, კვარკებს და მათ ანტინაწილაკებს საშუალებას აძლევს გაცვალონ ენერგია, მასა, ელექტრული მუხტი და კვანტური რიცხვები - ანუ გადაიქცნენ ერთმანეთში.

  სუსტი ძალამ მიიღო სახელი იმის გამო, რომ მისი დამახასიათებელი ინტენსივობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე ელექტრომაგნიტიზმის. ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკაში, ურთიერთქმედების ინტენსივობა ჩვეულებრივ ხასიათდება ამ ურთიერთქმედებით გამოწვეული პროცესების სიჩქარით. რაც უფრო სწრაფად მიმდინარეობს პროცესები, მით უფრო მაღალია ურთიერთქმედების ინტენსივობა. 1 გევ რიგის ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების ენერგიებში სუსტი ურთიერთქმედების გამო პროცესების დამახასიათებელი სიჩქარეა დაახლოებით 10−10 წმ, რაც დაახლოებით 11 რიგით მეტია, ვიდრე ელექტრომაგნიტური პროცესებისთვის, ანუ სუსტი პროცესები უკიდურესად ნელი პროცესებია. .

  ურთიერთქმედების ინტენსივობის კიდევ ერთი მახასიათებელია ნივთიერებაში ნაწილაკების სიგრძის თავისუფალი გზა. ასე რომ, ძლიერი ურთიერთქმედების გამო მფრინავი ჰადრონის შესაჩერებლად საჭიროა რამდენიმე სანტიმეტრის სისქის რკინის ფირფიტა. ხოლო ნეიტრინოს, რომელიც მხოლოდ სუსტ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობს, შეუძლია გაფრინდეს მილიარდობით კილომეტრის სისქის ფირფიტაში.

  სხვა საკითხებთან ერთად, სუსტ ურთიერთქმედებას აქვს მოქმედების ძალიან მცირე რადიუსი - დაახლოებით 2·10 -18 მ (ეს დაახლოებით 1000-ჯერ მცირეა ბირთვის ზომაზე). სწორედ ამ მიზეზით, მიუხედავად იმისა, რომ სუსტი ურთიერთქმედება ბევრად უფრო ინტენსიურია ვიდრე გრავიტაციული, რომლის დიაპაზონი შეუზღუდავია, ის შესამჩნევად უფრო მცირე როლს ასრულებს. მაგალითად, 10 −10 მ მანძილზე მდებარე ბირთვებისთვისაც კი, სუსტი ურთიერთქმედება უფრო სუსტია არა მხოლოდ ელექტრომაგნიტური, არამედ გრავიტაციული.

  ამ შემთხვევაში სუსტი პროცესების ინტენსივობა ძლიერ არის დამოკიდებული ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების ენერგიაზე. რაც უფრო მაღალია ენერგია, მით უფრო მაღალია ინტენსივობა. მაგალითად, სუსტი ურთიერთქმედების გამო, ნეიტრონი, რომლის ენერგიის გამოყოფა ბეტა დაშლის დროს არის დაახლოებით 0,8 მევ, იშლება დაახლოებით 10 3 წამში, ხოლო Λ-ჰიპერონი, დაახლოებით ასჯერ მეტი ენერგიის გამოყოფით, უკვე 10-ში. −10 წმ. იგივე ეხება ენერგიულ ნეიტრინოებს: 100 გევ ენერგიის მქონე ნეიტრინოს ნუკლეონთან ურთიერთქმედების ჯვარი 1 მევ ენერგიის მქონე ნეიტრინოს სიდიდის სიდიდის 6 რიგით აღემატება. თუმცა, რამდენიმე ასეული გევ-ს რიგის ენერგიების დროს (შეჯახებული ნაწილაკების მასის ცენტრში), სუსტი ურთიერთქმედების ინტენსივობა შედარებადი ხდება ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ენერგიასთან, რის შედეგადაც შესაძლებელია მათი აღწერა. ერთიანი გზით, როგორც ელექტროსუსტი ურთიერთქმედება.

  სუსტი ურთიერთქმედება არის ერთადერთი ფუნდამენტური ურთიერთქმედება, რომლისთვისაც კანონის კონსერვაციის თანასწორობა არ არის დაცული, რაც ნიშნავს, რომ კანონები, რომლებსაც სუსტი პროცესები ემორჩილება, იცვლება, როდესაც სისტემა ასახულია. პარიტეტის კონსერვაციის კანონის დარღვევა იწვევს იმ ფაქტს, რომ სუსტ ურთიერთქმედებას ექვემდებარება მხოლოდ მარცხენა ნაწილაკები (რომელთა ტრიალი მიმართულია იმპულსის საპირისპიროდ), მაგრამ არა სწორებს (რომელთა სპინი იმპულსთან ერთად არის მიმართული) და ვიცე. პირიქით: მარჯვენა ანტინაწილაკები სუსტად ურთიერთქმედებენ, მარცხენა კი ინერტულია.

  სივრცითი პარიტეტის გარდა, სუსტი ურთიერთქმედება ასევე არ ინარჩუნებს კომბინირებულ სივრცე-მუხტის პარიტეტს, ანუ ერთადერთი ცნობილი ურთიერთქმედება არღვევს პრინციპს. CP- უცვლელობა.

  თეორიული აღწერა

  ფერმის თეორია

  სუსტი ურთიერთქმედების პირველი თეორია შეიმუშავა ენრიკო ფერმიმ 1930-იან წლებში. მისი თეორია ეფუძნება ფორმალურ ანალოგიას β-დაშლის პროცესსა და ფოტონის ემისიის ელექტრომაგნიტურ პროცესებს შორის. ფერმის თეორია ეფუძნება ეგრეთ წოდებული ჰადრონისა და ლეპტონის დენების ურთიერთქმედებას. ამ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტიზმისგან განსხვავებით, ვარაუდობენ, რომ მათი ურთიერთქმედება კონტაქტური ხასიათისაა და არ გულისხმობს ფოტონის მსგავსი მატარებლის არსებობას. თანამედროვე ნოტაციით, ურთიერთქმედება ოთხ მთავარ ფერმიონს (პროტონს, ნეიტრონს, ელექტრონს და ნეიტრინოს) შორის აღწერილია ფორმის ოპერატორის მიერ.

  G F 2 p ¯ ^ n ^ ⋅ e ¯ ^ ν ^ (\displaystyle (\frac (G_(F))(\sqrt (2)))(\hat (\overline (p)))(\hat (n) )\cdot (\ქუდი (\გადახაზვა (ე)))(\ქუდი (\nu ))),

  სადაც G F (\displaystyle G_(F))- ე.წ.  ფერმის მუდმივი, რიცხობრივად უდრის დაახლოებით 10 −48 ჯ/მ³ ან 10 − 5 / მ p 2 (\displaystyle 10^(-5)/m_(p)^(2)) (m p (\displaystyle m_(p))- პროტონის მასა) ერთეულებში, სადაც ℏ = c = 1 (\displaystyle \hbar =c=1); p ¯ ^ (\displaystyle (\hat (\overline (p))))- პროტონის შექმნის ოპერატორი (ან ანტიპროტონის განადგურება), n ^ (\displaystyle (\hat(n)))- ნეიტრონის განადგურების ოპერატორი (ანტინეიტრონის შექმნა), e ¯ ^ (\displaystyle (\hat (\overline (e))))- ელექტრონის შექმნის ოპერატორი (პოზიტრონის განადგურება), ν ^ (\displaystyle (\ქუდი (\nu)))- ნეიტრინო ანიჰილაციის ოპერატორი (ანტინეიტრინო გენერაცია).

  მუშაობა p ¯ ^ n ^ (\displaystyle (\hat (\overline (p)))(\hat (n))), რომელიც პასუხისმგებელია ნეიტრონის პროტონად გადაქცევაზე, ეწოდა ნუკლეონის დენი და e ¯ ^ ν ^ , (\displaystyle (\hat (\overline (e)))(\hat (\nu )),)ელექტრონის გადაქცევა ნეიტრინოდ - ლეპტონად. ვარაუდობენ, რომ ეს დენები, ისევე როგორც ელექტრომაგნიტური დენები, არის 4 ვექტორიანი p ¯ ^ γ μ n ^ (\displaystyle (\hat (\overline (p)))\გამა _(\mu)(\hat (n)))და e ¯ ^ γ μ ν ^ (\displaystyle (\hat (\overline (e)))\გამა _(\mu)(\hat (\nu))) (γ μ , μ = 0 … 3 (\displaystyle \გამა _(\mu),~\mu =0\წერტილები 3)- დირაკის მატრიცები). ამიტომ მათ ურთიერთქმედებას ვექტორი ეწოდება.

  ფერმის მიერ შემოტანილ სუსტ დენებსა და ელექტრომაგნიტურს შორის არსებითი განსხვავება ისაა, რომ ისინი ცვლიან ნაწილაკების მუხტს: დადებითად დამუხტული პროტონი ხდება ნეიტრალური ნეიტრონი, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ელექტრონი ხდება ნეიტრალური ნეიტრინო. ამასთან დაკავშირებით, ამ დენებს უწოდებენ დამუხტულ დენებს.

  უნივერსალური V-A თეორია

  სუსტი ურთიერთქმედების უნივერსალური თეორია, ასევე ე.წ V−A-თეორია, შემოთავაზებული იქნა 1957 წელს M.-Gell-Mann-ის, R.-Feynman-ის, R.-Marshak-ისა და J.-Sudarshan-ის მიერ. ეს თეორია ითვალისწინებდა პარიტეტის დარღვევის ახლახან დადასტურებულ ფაქტს ( პ-სიმეტრიები) სუსტი ურთიერთქმედების შემთხვევაში. ამისთვის სუსტი დენები წარმოდგენილი იყო ვექტორული დენის ჯამის სახით ვდა ღერძული ა(აქედან გამომდინარეობს თეორიის სახელწოდება).

  ვექტორული და ღერძული დენები ზუსტად ისევე იქცევიან ლორენცის გარდაქმნების დროს. თუმცა, სივრცითი ინვერსიის დროს მათი ქცევა განსხვავებულია: ვექტორული დენი ასეთი ტრანსფორმაციის დროს უცვლელი რჩება, ხოლო ღერძული დენი ცვლის ნიშანს, რაც იწვევს პარიტეტის დარღვევას. გარდა ამისა, დინებები ვდა აგანსხვავდებიან ე.წ. დამუხტვის პარიტეტში (არღვევს C-სიმეტრია).

  ანალოგიურად, ჰადრონული დენი არის ყველა თაობის კვარკის დენების ჯამი ( u- ზედა, დ- ქვედა, გ-მოჯადოებული ს- უცნაური, ტ-მართალია, ბ- საყვარელი კვარკები):

  u ¯ ^ d ′ ^ + c ¯ ^ s ′ ^ + t ¯ ^ b ′ ^ . (\displaystyle (\hat (\overline (u)))(\hat (d^(\prime )))+(\hat (\overline (c)))(\hat (s^(\prime ))) +(\ქუდი (\ზედახაზი (t)))(\ქუდი (b^(\prime ))).)

  ლეპტონის დენისგან განსხვავებით, აქ ოპერატორები d ′ ^ , (\displaystyle (\hat (d^(\prime ))),) s ' ^ (\displaystyle (\hat (s^(\prime))))და b ′ ^ (\displaystyle (\ ქუდი (b^(\prime ))))არის ოპერატორების ხაზოვანი კომბინაცია d ^ , (\displaystyle (\ქუდი (დ)),) s ^ (\displaystyle (\ქუდი(ები)))და b ^ , (\displaystyle (\ქუდი (ბ)),)ანუ ჰადრონის დენი შეიცავს სულ არა სამ, არამედ ცხრა ტერმინს. ეს ტერმინები შეიძლება გაერთიანდეს ერთ 3×3 მატრიცაში, რომელსაც ეწოდება  Cabibbo -  Kobayashi -  Maskawa მატრიცა. ამ მატრიცის პარამეტრიზაცია შესაძლებელია სამი კუთხით და ფაზის ფაქტორით. ეს უკანასკნელი ახასიათებს დარღვევის ხარისხს CP- უცვლელობა სუსტ ურთიერთქმედებაში.

  დამუხტულ დენის ყველა ტერმინი არის ვექტორისა და ღერძული ოპერატორების ჯამი ერთის ტოლი მულტიპლიკატორებით.

  L = G F 2 j w ^ j w † ^ , (\displaystyle (\mathcal (L))=(\frac (G_(F))(\sqrt (2)))(\hat (j_(w)))(\ ქუდი (j_(w)^(\ხანჯალი ))))

  სადაც j w ^ (\displaystyle (\ ქუდი (j_(w))))არის დამუხტული მიმდინარე ოპერატორი და j w † ^ (\displaystyle (\ ქუდი (j_(w)^(\ხანჯალი ))))- მასთან კონიუგატი (მიღებულია ჩანაცვლებით e ¯ ^ ν e ^ → ν e ¯ ^ e ^ , (\displaystyle (\hat (\overline (e)))(\hat (\nu _(e)))\nu _(e)))\მარჯვენა ისარი (\ ქუდი (\ overline (\ nu _(ე))))(\ქუდი (ე))) u ¯ ^ d ^ → d ¯ ^ u ^ (\displaystyle (\hat (\overline (u)))(\hat (d))\rightarrow (\hat (\overline (d)))(\hat (u )))და ა.შ.)

  ვაინბერგის თეორია - სალამი

  თანამედროვე ფორმით, სუსტი ურთიერთქმედება აღწერილია, როგორც ერთი ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების ნაწილი, ვაინბერგ-სალამის თეორიის ფარგლებში. ეს არის ველის კვანტური თეორია ლიანდაგის ჯგუფით სუ(2)× U(1) და ჰიგსის ბოზონის ველის მოქმედებით გამოწვეული ვაკუუმის მდგომარეობის სპონტანურად დარღვეული სიმეტრია. მარტინუს ველტმანის და ჯერარდ ტჰუფტის მიერ ასეთი მოდელის რენორმალიზებადობის დამადასტურებელი მტკიცებულება 1999 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში.

  ამ ფორმით სუსტი ურთიერთქმედების თეორია შედის თანამედროვე სტანდარტულ მოდელში და ეს არის ერთადერთი ურთიერთქმედება, რომელიც არღვევს სიმეტრიებს. პდა CP .

  ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორიის მიხედვით, სუსტი ურთიერთქმედება არ არის კონტაქტი, არამედ აქვს თავისი მატარებლები - ვექტორული ბოზონები. ვ + , ვ- და ზ 0 არანულოვანი მასით და 1-ის ტოლი სპინით. ამ ბოზონების მასა არის დაახლოებით 90 გევ/წმ², რაც იწვევს სუსტი ძალების მცირე დიაპაზონს.

  ამ შემთხვევაში დამუხტული ბოზონები ვ± პასუხისმგებელნი არიან დამუხტული დენების ურთიერთქმედებაზე და ნეიტრალური ბოზონის არსებობაზე ზ 0 ნიშნავს ნეიტრალური დენების არსებობასაც. ასეთი დინება, მართლაც, ექსპერიმენტულად იქნა აღმოჩენილი. მათი მონაწილეობით ურთიერთქმედების მაგალითია, კერძოდ, პროტონის მიერ ნეიტრინოს ელასტიური გაფანტვა. ასეთ ურთიერთქმედებებში შენარჩუნებულია როგორც ნაწილაკების ტიპი, ასევე მათი მუხტი.

  ნეიტრალური დინების ურთიერთქმედების აღსაწერად, ლაგრანგიანს უნდა დაემატოს ფორმის ტერმინი

  L = G F ρ 2 2 f 0 ^ f 0 ^ , (\displaystyle (\mathcal (L))=(\frac (G_(F)\rho )(2(\sqrt (2))))(\hat ( f_(0)))(\ქუდი (f_(0))))

  სადაც ρ არის განზომილებიანი პარამეტრი, რომელიც უდრის ერთიანობას სტანდარტულ თეორიაში (ექსპერიმენტულად ის განსხვავდება ერთიანისგან არაუმეტეს 1%), f 0 ^ = ν e ¯ ^ ν e ^ + ⋯ + e ¯ ^ e ^ + ⋯ + u ¯ ^ u ^ + … (\displaystyle (\hat (f_(0)))=(\hat (\overline ( \nu _(ე))))(\ქუდი (\nu _(ე)))+\წერტილები +(\ქუდი (\ხაზი (ე)))(\ქუდი (ე))+\წერტილები +(\ქუდი (\ overline (u))) (\ ქუდი (u)) +\ წერტილები )- თვითდაკავშირებული ნეიტრალური დენის ოპერატორი.

  დამუხტული დენებისაგან განსხვავებით, ნეიტრალური დენის ოპერატორი დიაგონალურია, ანუ ის ნაწილაკებს საკუთარ თავში თარგმნის და არა სხვა ლეპტონებში ან კვარკებში. ნეიტრალური დენის ოპერატორის თითოეული პირობა არის ვექტორის ოპერატორის ჯამი მულტიპლიკატორთან და ღერძული ოპერატორის ჯამი მულტიპლიკატორთან. I 3 − 2 Q sin 2 ⁡ θ w (\displaystyle I_(3)-2Q\sin ^(2)\theta _(w)), სად I 3 (\displaystyle I_(3))- სუსტის მესამე პროექცია ე.წ

  სუსტი ურთიერთქმედება

  ძლიერი ურთიერთქმედება

  ძლიერი ურთიერთქმედება მოკლე დიაპაზონია. მისი მოქმედების რადიუსი არის დაახლოებით 10-13 სმ.

  ძლიერ ურთიერთქმედებაში ჩართულ ნაწილაკებს ჰადრონები ეწოდება. არც თუ ისე მაღალ ტემპერატურაზე ჩვეულებრივ სტაბილურ ნივთიერებაში ძლიერი ურთიერთქმედება არ იწვევს რაიმე პროცესს. მისი როლი არის ბირთვებში არსებული ნუკლეონების (პროტონები და ნეიტრონები) ძლიერი კავშირის შექმნა. შეკავშირების ენერგია საშუალოდ 8 მევ-ს შეადგენს თითო ნუკლეონზე. ამ შემთხვევაში, საკმარისად მაღალი ენერგიის მქონე ბირთვების ან ნუკლეონების შეჯახების დროს (ასობით მევ-ის რიგით), ძლიერი ურთიერთქმედება იწვევს მრავალ ბირთვულ რეაქციას: ბირთვების დაშლა, ზოგიერთი ბირთვის სხვაში გადაქცევა და ა.შ.

  რამდენიმე ასეული მევ-ს რიგის შეჯახებული ნუკლეონების ენერგიებით დაწყებული, ძლიერი ურთიერთქმედება იწვევს P- მეზონების წარმოქმნას. კიდევ უფრო მაღალ ენერგიებში იბადება K-მეზონები და ჰიპერონები და მრავალი მეზონი და ბარიონის რეზონანსი (რეზონანსები არის ჰადრონების მოკლევადიანი აღგზნებული მდგომარეობა).

  ამავე დროს, აღმოჩნდა, რომ ყველა ნაწილაკი არ განიცდის ძლიერ ურთიერთქმედებას. ასე რომ, მას განიცდიან პროტონები და ნეიტრონები, მაგრამ ელექტრონები, ნეიტრინოები და ფოტონები მას არ ექვემდებარება. ჩვეულებრივ, მხოლოდ მძიმე ნაწილაკები მონაწილეობენ ძლიერ ურთიერთქმედებაში.

  ძლიერი ურთიერთქმედების ბუნების თეორიული ახსნა რთული იყო. გარღვევა გამოიკვეთა მხოლოდ 1960-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც შემოთავაზებული იქნა კვარკის მოდელი. ამ თეორიაში ნეიტრონები და პროტონები განიხილება არა როგორც ელემენტარული ნაწილაკები, არამედ როგორც კვარკებისგან აგებული კომპოზიციური სისტემები.

  ძლიერი ურთიერთქმედების კვანტები არის რვა გლუონი. გლუონებმა თავიანთი სახელი მიიღეს ინგლისური სიტყვიდან წებო (წებო), რადგან ისინი პასუხისმგებელნი არიან კვარკების შეზღუდვაზე. გლუონების დანარჩენი მასები ნულის ტოლია. ამავდროულად, გლუონებს აქვთ ფერადი მუხტი, რის გამოც მათ შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება, როგორც ამბობენ, თვითმოქმედება, რაც იწვევს ძლიერი ურთიერთქმედების მათემატიკურად აღწერას მისი არაწრფივიობის გამო.

  მისი მოქმედების რადიუსი 10-15 სმ-ზე ნაკლებია.სუსტი ურთიერთქმედება რამდენიმე რიგით სუსტია ვიდრე არა მხოლოდ ძლიერი, არამედ ელექტრომაგნიტურიც. ამავე დროს, ის ბევრად უფრო ძლიერია ვიდრე გრავიტაციული მიკროსამყაროში.

  სუსტი ურთიერთქმედებით გამოწვეული პირველი აღმოჩენილი და ყველაზე გავრცელებული პროცესი არის ბირთვების რადიოაქტიური b-დაშლა.
  მასპინძლობს ref.rf
  ამ ტიპის რადიოაქტიურობა აღმოაჩინა 1896 წელს ა.ა. ბეკერელი.ემ. რადიოაქტიური ელექტრონული / b - - / დაშლის პროცესში, ერთ-ერთი ნეიტრონი / ნ/ ატომის ბირთვი იქცევა პროტონად / რ/ ელექტრონის ემისიით / ელ./ და ელექტრონული ანტინეიტრინო //:

  n ® p + e-+

  პოზიტრონის /b + -/ დაშლის პროცესში ხდება გადასვლა:

  p® n + e++

  ბ-დაშლის პირველ თეორიაში, რომელიც შეიქმნა 1934 წელს ე.ფერმის მიერ, ამ ფენომენის ასახსნელად საჭირო იყო ჰიპოთეზის შემოღება სპეციალური ტიპის მოკლე დისტანციური ძალების არსებობის შესახებ, რომლებიც იწვევენ გადასვლას.

  n ® p + e-+

  შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ ფერმის მიერ შემოღებულ ურთიერთქმედებას აქვს უნივერსალური ხასიათი.
  მასპინძლობს ref.rf
  ის იწვევს ყველა არასტაბილური ნაწილაკების დაშლას, რომელთა მასა და კვანტური რიცხვების შერჩევის წესები არ აძლევს მათ დაშლის საშუალებას ძლიერი ან ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გამო. სუსტი ურთიერთქმედება თანდაყოლილია ყველა ნაწილაკში, გარდა ფოტონებისა. სუსტი ურთიერთქმედების პროცესების დამახასიათებელი დრო 100 მევ-ის რიგის ენერგიებში არის 13-14 ბრძანებით სიდიდის უფრო გრძელი ვიდრე ძლიერი ურთიერთქმედების დამახასიათებელი დრო.

  სუსტი ურთიერთქმედების კვანტებია სამი ბოზონი - W +, W −, Z°- ბოზონები. ზემოწერები მიუთითებს ამ კვანტების ელექტრული მუხტის ნიშანს. სუსტი ურთიერთქმედების კვანტებს აქვთ მნიშვნელოვანი მასა, რაც იწვევს იმ ფაქტს, რომ სუსტი ურთიერთქმედება ვლინდება ძალიან მცირე მანძილზე.

  გასათვალისწინებელია, რომ დღეს სუსტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება უკვე გაერთიანებულია ერთ თეორიაში. არსებობს მთელი რიგი თეორიული სქემა, რომლებშიც მცდელობაა შეიქმნას ყველა სახის ურთიერთქმედების ერთიანი თეორია. თუმცა, ეს სქემები ჯერ არ არის საკმარისად შემუშავებული ექსპერიმენტულად შესამოწმებლად.

  26. სტრუქტურული ფიზიკა. ბუნების აღწერისა და ახსნის კორპუსკულური მიდგომა. რედუქციონიზმი

  სტრუქტურული ფიზიკის ობიექტები მატერიის სტრუქტურის ელემენტებია (მაგ. მოლეკულები, ატომები, ელემენტარული ნაწილაკები) და მათი უფრო რთული ფორმირება. Ეს არის:

  1) პლაზმა -ეს არის აირი, რომელშიც იონიზებულია მოლეკულების ან ატომების მნიშვნელოვანი ნაწილი;

  2) კრისტალები- ეს არის მყარი ნივთიერებები, რომლებშიც ატომები ან მოლეკულები განლაგებულია მოწესრიგებულად და ქმნიან პერიოდულად განმეორებად შინაგან სტრუქტურას;

  3) სითხეები- ეს არის მატერიის საერთო მდგომარეობა, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ აერთიანებს მყარი მდგომარეობის (მოცულობის შენარჩუნება, გარკვეული დაჭიმვის სიძლიერე) და აირისებრი (ფორმის ცვალებადობის) მახასიათებლებს.

  სითხეებს ახასიათებთ:

  ა) ნაწილაკების (მოლეკულების, ატომების) განლაგების მცირე დიაპაზონის რიგი;

  ბ) მცირე განსხვავება თერმული მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიასა და მათ ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიაში.

  4) ვარსკვლავები,ᴛ.ᴇ. მბზინავი გაზის (პლაზმის) ბურთები.

  მატერიის სტრუქტურული განტოლებების ხაზგასმისას გამოიყენება შემდეგი კრიტერიუმები:

  სივრცითი ზომები: იმავე დონის ნაწილაკებს აქვთ იგივე რიგის სივრცითი ზომები (მაგალითად, ყველა ატომს აქვს 10 -8 სმ რიგის ზომები);

  პროცესების დრო: ერთ დონეზე, დაახლოებით იგივე რიგია;

  ერთი დონის ობიექტები შედგება ერთი და იგივე ელემენტებისაგან (მაგალითად, ყველა ბირთვი შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან);

  კანონები, რომლებიც ხსნიან პროცესებს ერთ დონეზე, თვისობრივად განსხვავდება იმ კანონებისგან, რომლებიც ხსნიან პროცესებს სხვა დონეზე;

  სხვადასხვა დონის ობიექტები განსხვავდებიან ძირითადი თვისებებით (მაგალითად, ყველა ატომი ელექტრულად ნეიტრალურია და ყველა ბირთვი დადებითად ელექტრულად დამუხტულია).

  როდესაც აღმოაჩინეს მატერიის სტრუქტურისა და მდგომარეობების ახალი დონეები, სტრუქტურული ფიზიკის ობიექტის არეალი ფართოვდება.

  გასათვალისწინებელია, რომ კონკრეტული ფიზიკური პრობლემების გადაჭრისას მჭიდროდ არის გადაჯაჭვული სტრუქტურის, ურთიერთქმედების და მოძრაობის გარკვევასთან დაკავშირებული საკითხები.

  სტრუქტურული ფიზიკის საფუძველია ბუნების აღწერისა და ახსნის კორპუსკულარული მიდგომა.

  პირველად, ატომის, როგორც სხეულის უკანასკნელი და განუყოფელი ნაწილაკის ცნება წარმოიშვა ძველ საბერძნეთში ლეიციპუ-დემოკრიტეს სკოლის ბუნებრივ-ფილოსოფიური სწავლების ფარგლებში. ამ შეხედულების მიხედვით, სამყაროში მხოლოდ ატომები მოძრაობენ სიცარიელეში. უძველესი ატომისტები მატერიის უწყვეტობას აშკარად თვლიდნენ. ატომების სხვადასხვა კომბინაცია ქმნის სხვადასხვა ხილულ სხეულებს. ეს ჰიპოთეზა არ იყო დაფუძნებული ექსპერიმენტულ მონაცემებზე. ის უბრალოდ ბრწყინვალე ვარაუდი იყო. მაგრამ მან განსაზღვრა საბუნებისმეტყველო მეცნიერების მთელი შემდგომი განვითარება მომავალი მრავალი საუკუნის განმავლობაში.

  ატომების, როგორც მატერიის განუყოფელი ნაწილაკების ჰიპოთეზა აღორძინდა ბუნებრივ მეცნიერებებში, კერძოდ, ფიზიკასა და ქიმიაში, რათა ემპირიულად ჩამოყალიბებული ზოგიერთი შაბლონი აეხსნა (მაგალითად, ბოილ-მარიოტისა და გეი-ლუსაკის კანონები იდეალური გაზების, თერმული გაფართოების შესახებ. სხეულების და სხვ.) დ.). მართლაც, ბოილ-მარიოტის კანონი ამბობს, რომ გაზის მოცულობა უკუპროპორციულია მის წნევასთან, მაგრამ ის არ ხსნის რატომ არის ასე. ანალოგიურად, როდესაც სხეული თბება, მისი ზომები იზრდება. მაგრამ რა არის ამ გაფართოების მიზეზი? მატერიის კინეტიკურ თეორიაში ეს და გამოცდილებით დადგენილი სხვა კანონზომიერებები აიხსნება ატომებისა და მოლეკულების დახმარებით.

  მართლაც, მატერიის კინეტიკურ თეორიაში გაზის წნევის პირდაპირ დაკვირვებული და გაზომილი კლება მისი მოცულობის მატებასთან ერთად აიხსნება როგორც მისი შემადგენელი ატომებისა და მოლეკულების თავისუფალი გზის ზრდა. სწორედ ამის შედეგად იზრდება გაზის მიერ დაკავებული მოცულობა. ანალოგიურად, მატერიის კინეტიკურ თეორიაში გაცხელებისას სხეულების გაფართოება აიხსნება მოძრავი მოლეკულების საშუალო სიჩქარის ზრდით.

  ახსნა-განმარტებები, რომლებშიც რთული ნივთიერებების ან სხეულების თვისებები ცდილობს შემცირდეს მათი მარტივი ელემენტების ან კომპონენტების თვისებებამდე, ე.წ. რედუქციონიზმი.ანალიზის ამ მეთოდმა შესაძლებელი გახადა ბუნებისმეტყველების პრობლემების დიდი კლასის გადაჭრა.

  XIX საუკუნის ბოლომდე. ითვლებოდა, რომ ატომი არის მატერიის ყველაზე პატარა, განუყოფელი, უსტრუქტურო ნაწილაკი. ამავდროულად, ელექტრონის, რადიოაქტიურობის აღმოჩენებმა აჩვენა, რომ ეს ასე არ არის. წარმოიქმნება რეზერფორდის ატომის პლანეტარული მოდელი. შემდეგ მას ცვლის მოდელი N. Bora. მაგრამ, როგორც ადრე, ფიზიკოსების აზრი მიზნად ისახავს სხეულებისა და ბუნებრივი მოვლენების რთული თვისებების მთელი მრავალფეროვნების შემცირებას პირველადი ნაწილაკების მცირე რაოდენობის მარტივ თვისებებამდე. შემდგომში ამ ნაწილაკებს დაარქვეს სახელი ელემენტარული. ახლა მათი საერთო რაოდენობა 350-ს აჭარბებს. ამ მიზეზით, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ყველა ასეთ ნაწილაკს შეიძლება ეწოდოს ჭეშმარიტად ელემენტარული, რომელიც არ შეიცავს სხვა ელემენტებს. ეს რწმენა მყარდება კვარკების არსებობის ჰიპოთეზასთან დაკავშირებით. მისი მიხედვით, ცნობილი ელემენტარული ნაწილაკები შედგება ნაწილაკებისგან წილადი ელექტრული მუხტით. მათ ეძახიან კვარკები.

  ურთიერთქმედების ტიპის მიხედვით, რომელშიც ელემენტარული ნაწილაკები მონაწილეობენ, ყველა მათგანი, გარდა ფოტონისა, იყოფა ორ ჯგუფად:

  1) ჰადრონები. აღსანიშნავია, რომ მათ ახასიათებთ ძლიერი ურთიერთქმედების არსებობა. ამავდროულად, მათ ასევე შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებში;

  2) ლეპტონები. Oʜᴎ მონაწილეობს მხოლოდ ელექტრომაგნიტურ და სუსტ ურთიერთქმედებებში;

  სიცოცხლის ხანგრძლივობის მიხედვით განასხვავებენ:

  ა) სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკები. ესენია ელექტრონი, ფოტონი, პროტონი და ნეიტრინო;

  ბ) კვაზი-სტაბილური. ეს არის ნაწილაკები, რომლებიც იშლება ელექტრომაგნიტური და სუსტი ურთიერთქმედების გამო. მაგალითად, + ® m + +-მდე;

  გ) არასტაბილური. Oʜᴎ დაშლა ძლიერი ურთიერთქმედების გამო, მაგალითად, ნეიტრონი.

  ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული მუხტი არის ელექტრონის თანდაყოლილი უმცირესი მუხტის მრავლობითი. ამავდროულად, ელემენტარული ნაწილაკები იყოფა ნაწილაკების წყვილებად - ანტინაწილაკებად, მაგალითად, e - - e + (ყველას აქვს იგივე მახასიათებლები და ელექტრული მუხტის ნიშნები საპირისპიროა). ელექტრულად ნეიტრალურ ნაწილაკებს ასევე აქვთ ანტინაწილაკები, მაგალითად, P -,- .

  ასე რომ, ატომისტური კონცეფცია ემყარება მატერიის დისკრეტული სტრუქტურის იდეას. ატომისტური მიდგომა ფიზიკური ობიექტის თვისებებს ხსნის მისი უმცირესი ნაწილაკების თვისებების საფუძველზე, რომლებიც შემეცნების გარკვეულ ეტაპზე განუყოფლად ითვლება. ისტორიულად ასეთი ნაწილაკები ჯერ ატომებად იქნა აღიარებული, შემდეგ ელემენტარულ ნაწილაკებად, ახლა კი - კვარკებად. ამ მიდგომის სირთულე არის კომპლექსის სრული დაქვეითება მარტივზე, რაც არ ითვალისწინებს მათ შორის ხარისხობრივ განსხვავებას.

  მე-20 საუკუნის პირველი მეოთხედის ბოლომდე მაკრო და მიკროკოსმოსის სტრუქტურის ერთიანობის იდეა მექანიკურად იყო გაგებული, როგორც კანონების სრული იდენტურობა და ორივეს სტრუქტურის სრული მსგავსება.

  მიკრონაწილაკები ინტერპრეტირებული იყო, როგორც მაკროსხეულების მინიატურული ასლები, ᴛ.ᴇ. როგორც უკიდურესად პატარა ბურთები (კორპუსკულები), რომლებიც მოძრაობენ ზუსტი ორბიტების გასწვრივ, რომლებიც სრულიად ანალოგიურია პლანეტარული ორბიტების, ერთადერთი განსხვავებით, რომ ციური სხეულები დაკავშირებულია გრავიტაციული ურთიერთქმედების ძალებით, ხოლო მიკრონაწილაკები - ელექტრული ურთიერთქმედების ძალებით.

  ელექტრონის აღმოჩენის (Thomson, 1897 ᴦ.), კვანტური თეორიის შექმნის (Planck, 1900 ᴦ.), ფოტონის ცნების შემოღების შემდეგ (აინშტაინი, 1905 ᴦ.), ატომურმა დოქტრინამ ახალი ხასიათი შეიძინა. .
  მასპინძლობს ref.rf
  დისკრეტულობის იდეა გავრცელდა ელექტრული და მსუბუქი ფენომენების სფეროზე, ენერგიის კონცეფციაზე (მე-19 საუკუნეში ენერგიის მოძღვრება ემსახურებოდა უწყვეტი რაოდენობებისა და სახელმწიფო ფუნქციების წარმოდგენის სფეროს). თანამედროვე ატომური დოქტრინის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მოქმედების ატომიზმი. ეს დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ სხვადასხვა მიკრო-ობიექტების მოძრაობა, თვისებები და მდგომარეობა შეიძლება იყოს კვანტიზებული, ᴛ.ᴇ. გამოიხატება დისკრეტული რაოდენობებისა და თანაფარდობების სახით. ახალი ატომისტიკა ცნობს თითოეული დისკრეტული ტიპის მატერიის შედარებით სტაბილურობას, მის თვისობრივ სიზუსტეს, მის შედარებით განუყოფელობას და შეუქცევადობას ბუნებრივი ფენომენების გარკვეულ საზღვრებში. მაგალითად, ატომი, როგორც ფიზიკური თვალსაზრისით იყოფა, ქიმიურად განუყოფელია, ᴛ.ᴇ. ქიმიურ პროცესებში ის იქცევა როგორც რაღაც მთლიანი, განუყოფელი. მოლეკულა, რომელიც ქიმიურად იყოფა ატომებად, თერმულ მოძრაობაში (გარკვეულ ზღვრამდე) იქცევა მთლიანობაში, განუყოფლად და ა.შ.

  ახალი ატომისტიკის კონცეფციაში განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ნებისმიერი დისკრეტული ტიპის მატერიის ურთიერთკონვერტირებადობის აღიარება.

  ფიზიკური რეალობის სტრუქტურული ორგანიზაციის სხვადასხვა დონეს (კვარკები, მიკრონაწილაკები, ბირთვები, ატომები, მოლეკულები, მაკროსხეულები, მეგასისტემები) აქვს საკუთარი სპეციფიკური ფიზიკური კანონები. მაგრამ რაც არ უნდა განსხვავდებოდეს შესწავლილი ფენომენები კლასიკური ფიზიკის მიერ შესწავლილი ფენომენებისგან, ყველა ექსპერიმენტული მონაცემი უნდა იყოს აღწერილი კლასიკური ცნებების გამოყენებით. არსებობს ფუნდამენტური განსხვავება შესასწავლი მიკროობიექტის ქცევის აღწერასა და საზომი ხელსაწყოების მუშაობის აღწერას შორის. ეს იმის შედეგია, რომ საზომი ხელსაწყოების მოქმედება, პრინციპში, უნდა იყოს აღწერილი კლასიკური ფიზიკის ენაზე, მაშინ როცა შესასწავლი ობიექტი შეიძლება არ იყოს აღწერილი ამ ენაზე.

  კორპუსკულარული მიდგომა ფიზიკური ფენომენებისა და პროცესების ახსნისას ყოველთვის იყო შერწყმული კონტინუუმის მიდგომასთან ურთიერთქმედების ფიზიკის გაჩენის დღიდან. ეს გამოიხატა ველის კონცეფციაში და მისი როლის გამჟღავნებაში ფიზიკურ ურთიერთქმედებაში. ველის, როგორც გარკვეული სახის ნაწილაკების ნაკადის წარმოდგენა (ველის კვანტური თეორია) და ტალღის თვისებების მიკუთვნება ნებისმიერ ფიზიკურ ობიექტს (ლუი დე ბროლის ჰიპოთეზა) აერთიანებს ამ ორ მიდგომას ფიზიკური ფენომენების ანალიზისთვის.

  სუსტი ურთიერთქმედება - კონცეფცია და ტიპები. კატეგორიის კლასიფიკაცია და მახასიათებლები "სუსტი ურთიერთქმედება" 2017, 2018 წ.

  დრო ჰგავს მდინარეს, რომელიც ატარებს მოვლენებს და მისი დინება ძლიერია; მხოლოდ რაღაც მოგეჩვენებათ თქვენს თვალში - და ის უკვე გატაცებულია და სხვა რაღაც ჩანს, რომელიც ასევე მალე გაიტაცებს.

  მარკუს ავრელიუსი

  თითოეული ჩვენგანი ცდილობს შექმნას სამყაროს სრული სურათი, მათ შორის სამყაროს სურათი, უმცირესი სუბატომური ნაწილაკებიდან უდიდეს მასშტაბებამდე. მაგრამ ფიზიკის კანონები ზოგჯერ იმდენად უცნაური და არაინტუიციურია, რომ ეს ამოცანა შეიძლება გადაჭარბებული გახდეს მათთვის, ვინც არ გახდა პროფესიონალი თეორიული ფიზიკოსი.

  მკითხველი ეკითხება:
  

  მართალია ეს არ არის ასტრონომია, მაგრამ იქნებ მითხრათ. ძლიერ ძალას ატარებენ გლუონები და აკავშირებს კვარკებსა და გლუონებს ერთმანეთთან. ელექტრომაგნიტური გადატანილია ფოტონებით და აკავშირებს ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს. გრავიტაცია სავარაუდოდ ატარებს გრავიტონებს და აკავშირებს ყველა ნაწილაკს მასასთან. სუსტი ატარებს W და Z ნაწილაკებს და ... არის დაშლის გამო? რატომ არის ასე აღწერილი სუსტი ძალა? არის თუ არა სუსტი ძალა პასუხისმგებელი რომელიმე ნაწილაკების მიზიდულობაზე და/ან მოგერიებაზე? Და რა? და თუ არა, მაშინ რატომ არის ეს ერთ-ერთი ფუნდამენტური ურთიერთქმედება, თუ ის არ არის დაკავშირებული რაიმე ძალებთან? Გმადლობთ.

  
  მოდით შევხედოთ საფუძვლებს. სამყაროში ოთხი ფუნდამენტური ძალაა - გრავიტაცია, ელექტრომაგნიტიზმი, ძლიერი ბირთვული ძალა და სუსტი ბირთვული ძალა.
  
  

  და ეს ყველაფერი არის ურთიერთქმედება, ძალები. ნაწილაკებისთვის, რომელთა მდგომარეობის გაზომვაც შესაძლებელია, ძალის გამოყენება ცვლის მის იმპულსს - ჩვეულებრივ ცხოვრებაში ასეთ შემთხვევებში ჩვენ ვსაუბრობთ აჩქარებაზე. და ამ ძალებიდან სამისთვის ეს მართალია.

  გრავიტაციის შემთხვევაში, ენერგიის მთლიანი რაოდენობა (ძირითადად მასა, მაგრამ რომელიც მოიცავს მთელ ენერგიას) არღვევს დროს სივრცეს და ყველა სხვა ნაწილაკების მოძრაობა იცვლება ყველაფრის არსებობისას, რომელსაც აქვს ენერგია. ასე მუშაობს გრავიტაციის კლასიკურ (არა კვანტურ) თეორიაში. შესაძლოა, არსებობს უფრო ზოგადი თეორია, კვანტური გრავიტაცია, სადაც ხდება გრავიტონების გაცვლა, რასაც ჩვენ ვაკვირდებით, როგორც გრავიტაციულ ურთიერთქმედებას.

  სანამ გააგრძელებთ, გთხოვთ გაიგოთ:

  1. ნაწილაკებს აქვთ თვისება, ან რაღაც თანდაყოლილი, რაც მათ საშუალებას აძლევს იგრძნონ (ან არ იგრძნონ) გარკვეული ტიპის ძალა.
  2. სხვა ურთიერთქმედების მატარებელი ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ პირველთან
  3. ურთიერთქმედების შედეგად ნაწილაკები იცვლებიან იმპულსს, ან აჩქარებენ

  ელექტრომაგნიტიზმში მთავარი თვისებაა ელექტრული მუხტი. გრავიტაციისგან განსხვავებით, ის შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. ფოტონი, ნაწილაკი, რომელიც ახორციელებს მუხტთან დაკავშირებულ ურთიერთქმედებას, იწვევს იმ ფაქტს, რომ ერთი და იგივე მუხტები მოგერიდებათ და სხვადასხვაები იზიდავენ.

  აღსანიშნავია, რომ მოძრავი მუხტები, ანუ ელექტრული დენები, განიცდიან ელექტრომაგნიტიზმის კიდევ ერთ გამოვლინებას - მაგნეტიზმს. იგივე ხდება გრავიტაციასთან და მას გრავიტომაგნეტიზმი (ან გრავიტოელექტრომაგნეტიზმი) ეწოდება. ღრმად არ ჩავალთ – საქმე იმაშია, რომ არსებობს არა მხოლოდ მუხტი და ძალის მატარებელი, არამედ დინებებიც.

  ასევე არსებობს ძლიერი ბირთვული ძალა, რომელსაც აქვს სამი სახის მუხტი. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ნაწილაკს აქვს ენერგია და ყველა ექვემდებარება გრავიტაციას, და მიუხედავად იმისა, რომ კვარკები, ლეპტონის ნახევარი და რამდენიმე ბოზონი შეიცავს ელექტრულ მუხტს, მხოლოდ კვარკებსა და გლუონებს აქვთ ფერადი მუხტი და შეუძლიათ განიცდიან ძლიერ ბირთვულ ძალას.

  ყველგან უამრავი მასაა, ამიტომ გრავიტაციის დაკვირვება ადვილია. და რადგან ძლიერი ძალა და ელექტრომაგნიტიზმი საკმაოდ ძლიერია, მათი დაკვირვებაც ადვილია.

  მაგრამ რაც შეეხება უკანასკნელს? სუსტი ურთიერთქმედება?

  ჩვენ ჩვეულებრივ ვსაუბრობთ მასზე რადიოაქტიური დაშლის კონტექსტში. მძიმე კვარკი ან ლეპტონი იშლება უფრო მსუბუქ და სტაბილურებად. დიახ, სუსტ ძალას აქვს რაღაც საერთო. მაგრამ ამ მაგალითში ის გარკვეულწილად განსხვავდება დანარჩენი ძალებისგან.

  გამოდის, რომ სუსტი ძალაც ძალია, უბრალოდ ხშირად არ ლაპარაკობენ. ის სუსტია! 10 000 000 ჯერ უფრო სუსტია ვიდრე ელექტრომაგნიტიზმი პროტონის დიამეტრის მანძილზე.

  დამუხტულ ნაწილაკს ყოველთვის აქვს მუხტი, მოძრაობს თუ არა. მაგრამ მის მიერ შექმნილი ელექტრული დენი დამოკიდებულია მის მოძრაობაზე სხვა ნაწილაკებთან შედარებით. დენი განსაზღვრავს მაგნიტიზმს, რომელიც ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ელექტრომაგნიტიზმის ელექტრული ნაწილი. კომპოზიტურ ნაწილაკებს, როგორიცაა პროტონი და ნეიტრონი, აქვთ მნიშვნელოვანი მაგნიტური მომენტები, ისევე როგორც ელექტრონი.

  კვარკები და ლეპტონები ექვს არომატშია. კვარკები - ზედა, ქვედა, უცნაური, მომხიბვლელი, მომხიბვლელი, ჭეშმარიტი (ლათინურში მათი ასოების აღნიშვნების მიხედვით u, d, s, c, t, b - ზევით, ქვევით, უცნაური, ხიბლი, ზედა, ქვედა). ლეპტონები - ელექტრონი, ელექტრონ-ნეიტრინო, მუონი, მუონ-ნეიტრინო, ტაუ, ტაუ-ნეიტრინო. თითოეულ მათგანს აქვს ელექტრული მუხტი, მაგრამ ასევე არომატი. თუ ელექტრომაგნიზმსა და სუსტ ძალას გავაერთიანებთ ელექტროსუსტი ძალის მისაღებად, მაშინ თითოეულ ნაწილაკს ექნება რაიმე სახის სუსტი მუხტი, ან ელექტროსუსტი დენი და სუსტი ძალის მუდმივი. ეს ყველაფერი აღწერილია სტანდარტულ მოდელში, მაგრამ ამის გადამოწმება საკმაოდ რთული იყო, რადგან ელექტრომაგნიტიზმი ძალიან ძლიერია.

  ახალ ექსპერიმენტში, რომლის შედეგებიც ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნდა, პირველად შეფასდა სუსტი ურთიერთქმედების წვლილი. ექსპერიმენტმა შესაძლებელი გახადა კვარკების მაღლა და ქვევით სუსტი ურთიერთქმედების დადგენა

  და პროტონისა და ნეიტრონის სუსტი მუხტები. სტანდარტული მოდელის პროგნოზები სუსტი მუხტებისთვის იყო:

  Q W (p) = 0.0710 ± 0.0007,
  Q W (n) = -0,9890 ± 0,0007.

  და გაფანტვის შედეგების მიხედვით, ექსპერიმენტმა მისცა შემდეგი მნიშვნელობები:

  Q W (p) = 0.063 ± 0.012,
  Q W (n) = -0.975 ± 0.010.

  რაც ძალიან კარგად ეთანხმება თეორიას შეცდომის გათვალისწინებით. ექსპერიმენტატორები ამბობენ, რომ მეტი მონაცემების დამუშავებით ისინი კიდევ უფრო შეამცირებენ შეცდომას. და თუ რაიმე სიურპრიზი ან შეუსაბამობა იქნება სტანდარტულ მოდელთან, ეს მაგარი იქნება! მაგრამ ამაზე არაფერი მიუთითებს:

  მაშასადამე, ნაწილაკებს სუსტი მუხტი აქვთ, მაგრამ ჩვენ არ ვფართოვდებით მასზე, რადგან არარეალურად რთულია გაზომვა. მაგრამ ჩვენ ეს მაინც გავაკეთეთ და, როგორც ჩანს, კიდევ ერთხელ დავადასტურეთ სტანდარტული მოდელი.

  ეს ურთიერთქმედება არის ყველაზე სუსტი ფუნდამენტური ურთიერთქმედებებიდან, რომლებიც ექსპერიმენტულად შეინიშნება ელემენტარული ნაწილაკების დაშლისას, სადაც კვანტური ეფექტები ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანია. შეგახსენებთ, რომ გრავიტაციული ურთიერთქმედების კვანტური გამოვლინებები არასოდეს დაფიქსირებულა. სუსტი ურთიერთქმედება გამოიყოფა შემდეგი წესის გამოყენებით: თუ ელემენტარული ნაწილაკი სახელად ნეიტრინო (ან ანტინეიტრინო) მონაწილეობს ურთიერთქმედების პროცესში, მაშინ ეს ურთიერთქმედება სუსტია.

  სუსტი ურთიერთქმედების ტიპიური მაგალითია ნეიტრონის ბეტა დაშლა, სადაც ნ- ნეიტრონი, გვ- პროტონი, ე- - ელექტრონი, ე+ არის ელექტრონული ანტინეიტრინო. თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ ზემოაღნიშნული წესი საერთოდ არ ნიშნავს, რომ სუსტი ურთიერთქმედების ნებისმიერ აქტს უნდა ახლდეს ნეიტრინო ან ანტინეიტრინო. ცნობილია, რომ დიდი რაოდენობით ხდება უნეიტრინო დაშლა. მაგალითად, შეგვიძლია აღვნიშნოთ ლამბდა ჰიპერონის D პროტონად დაშლის პროცესი გვ+ და უარყოფითად დამუხტული პიონი გვ– . თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, ნეიტრონი და პროტონი არ არის ჭეშმარიტად ელემენტარული ნაწილაკები, მაგრამ შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებსაც კვარკები ეწოდება.

  სუსტი ურთიერთქმედების ინტენსივობა ხასიათდება ფერმის დაწყვილების მუდმივით გ ფ. მუდმივი გ ფგანზომილებიანი. უგანზომილებიანი სიდიდის ფორმირებისთვის საჭიროა რაიმე სახის საცნობარო მასის გამოყენება, მაგალითად, პროტონის მასა. მ გვ. მაშინ უგანზომილებიანი შეერთების მუდმივი იქნება. ჩანს, რომ სუსტი ურთიერთქმედება ბევრად უფრო ინტენსიურია ვიდრე გრავიტაციული.

  სუსტი ურთიერთქმედება, გრავიტაციისგან განსხვავებით, მოკლე დიაპაზონია. ეს ნიშნავს, რომ ნაწილაკებს შორის სუსტი ურთიერთქმედება მხოლოდ მაშინ მოქმედებს, თუ ნაწილაკები საკმარისად ახლოს არიან ერთმანეთთან. თუ ნაწილაკებს შორის მანძილი აღემატება გარკვეულ მნიშვნელობას, რომელსაც ეწოდება დამახასიათებელი ურთიერთქმედების რადიუსი, სუსტი ურთიერთქმედება არ ვლინდება. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ 10-15 სმ რიგის სუსტი ურთიერთქმედების დამახასიათებელი რადიუსი, ანუ სუსტი ურთიერთქმედება, კონცენტრირებულია ატომის ბირთვის ზომაზე მცირე მანძილზე.

  რატომ შეიძლება ვისაუბროთ სუსტ ურთიერთქმედებაზე, როგორც ფუნდამენტური ურთიერთქმედების დამოუკიდებელ ფორმაზე? პასუხი მარტივია. დადგინდა, რომ არსებობს ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნების პროცესები, რომლებიც ვერ დაიყვანება გრავიტაციულ, ელექტრომაგნიტურ და ძლიერ ურთიერთქმედებებამდე. კარგი მაგალითი, რომელიც აჩვენებს, რომ არსებობს სამი თვისობრივად განსხვავებული ურთიერთქმედება ბირთვულ ფენომენებში, დაკავშირებულია რადიოაქტიურობასთან. ექსპერიმენტები მიუთითებს სამი სხვადასხვა ტიპის რადიოაქტიურობის არსებობაზე: α-, β- და γ-რადიოაქტიური დაშლა. ამ შემთხვევაში α-დაშლა გამოწვეულია ძლიერი ურთიერთქმედებით, γ-დაშლა ელექტრომაგნიტური. დარჩენილი β-დაშლა ვერ აიხსნება ელექტრომაგნიტური და ძლიერი ურთიერთქმედებით და ჩვენ იძულებულნი ვართ მივიღოთ, რომ არსებობს კიდევ ერთი ფუნდამენტური ურთიერთქმედება, რომელსაც სუსტი ეწოდება. ზოგადად, სუსტი ურთიერთქმედების დანერგვის აუცილებლობა განპირობებულია იმით, რომ ბუნებაში ხდება პროცესები, რომლებშიც ელექტრომაგნიტური და ძლიერი დაშლა აკრძალულია კონსერვაციის კანონებით.

  
  

  მიუხედავად იმისა, რომ სუსტი ურთიერთქმედება არსებითად კონცენტრირებულია ბირთვის შიგნით, მას აქვს გარკვეული მაკროსკოპული გამოვლინებები. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ის დაკავშირებულია β-რადიოაქტიურობის პროცესთან. გარდა ამისა, სუსტი ურთიერთქმედება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ეგრეთ წოდებულ თერმობირთვულ რეაქციებში, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ვარსკვლავებში ენერგიის განთავისუფლების მექანიზმზე.

  სუსტი ურთიერთქმედების ყველაზე გასაოცარი თვისებაა პროცესების არსებობა, რომლებშიც სარკის ასიმეტრია ვლინდება. ერთი შეხედვით აშკარად ჩანს, რომ განსხვავება მარცხენა და მარჯვენა ცნებებს შორის თვითნებურია. მართლაც, გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური და ძლიერი ურთიერთქმედების პროცესები უცვლელია სივრცითი ინვერსიის მიმართ, რომელიც ახორციელებს სარკის ასახვას. ამბობენ, რომ ასეთ პროცესებში სივრცითი პარიტეტი P შენარჩუნებულია, თუმცა ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ სუსტი პროცესები შეიძლება გაგრძელდეს სივრცითი პარიტეტის არკონსერვაციით და, შესაბამისად, იგრძნობა განსხვავება მარცხნივ და მარჯვნივ. ამჟამად, არსებობს მყარი ექსპერიმენტული მტკიცებულება, რომ სუსტ ურთიერთქმედებებში პარიტეტის არკონსერვაცია უნივერსალური ხასიათისაა; ის ვლინდება არა მხოლოდ ელემენტარული ნაწილაკების დაშლაში, არამედ ბირთვულ და ატომურ მოვლენებშიც კი. უნდა აღინიშნოს, რომ სარკის ასიმეტრია ბუნების თვისებაა ყველაზე ფუნდამენტურ დონეზე.

  სუსტ ურთიერთქმედებებში პარიტეტის არკონსერვაცია ისეთი უჩვეულო თვისება ჩანდა, რომ აღმოჩენისთანავე თეორეტიკოსები ცდილობდნენ ეჩვენებინათ, რომ სინამდვილეში არსებობს სრული სიმეტრია მარცხენასა და მარჯვენას შორის, მხოლოდ მას აქვს უფრო ღრმა მნიშვნელობა, ვიდრე ადრე ეგონათ. სარკის ანარეკლს თან უნდა ახლდეს ნაწილაკების ჩანაცვლება ანტინაწილაკებით (მუხტის კონიუგაცია C), შემდეგ კი ყველა ფუნდამენტური ურთიერთქმედება უნდა იყოს უცვლელი. თუმცა, მოგვიანებით გაირკვა, რომ ეს უცვლელობა არ არის უნივერსალური. არსებობს ეგრეთ წოდებული გრძელვადიანი ნეიტრალური კაონების სუსტი დაშლა პიონებად p + , p – , რომლებიც აკრძალულია თუ მითითებული უცვლელობა რეალურად ხდება. ამრიგად, სუსტი ურთიერთქმედების განმასხვავებელი თვისებაა მისი CP არაინვარიანტობა. შესაძლებელია, რომ ეს თვისება პასუხისმგებელია იმ ფაქტზე, რომ სამყაროში მატერია მნიშვნელოვნად ჭარბობს ანტინაწილაკებისგან აგებულ ანტიმატერიაზე. სამყარო და ანტისამყარო არ არის სიმეტრიული.

  კითხვა, თუ რომელი ნაწილაკები არიან სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები, დიდი ხნის განმავლობაში გაურკვეველი იყო. გაგება შედარებით ცოტა ხნის წინ მიღწეული იქნა ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების ერთიანი თეორიის - ვაინბერგ-სალამ-გლაშოუს თეორიის ფარგლებში. ახლა ზოგადად მიღებულია, რომ სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები არიან ე.წ. W + - და Z 0 -ბოზონები. ეს არის დამუხტული W + და ნეიტრალური Z 0 ელემენტარული ნაწილაკები 1 სპინით და მასებით ტოლია 100-ის სიდიდის მიხედვით. მ გვ.

  ფეინმანის დიაგრამა ნეიტრონის ბეტა დაშლის შესახებ პროტონად, ელექტრონად და ელექტრონულ ანტინეიტრინოდ შუალედური W-ბოზონის მეშვეობით არის ერთ-ერთი ოთხი ფუნდამენტური ფიზიკური ურთიერთქმედებიდან ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის გრავიტაციულ, ელექტრომაგნიტურ და ძლიერთან ერთად. მისი ყველაზე ცნობილი გამოვლინებაა ბეტა დაშლა და მასთან დაკავშირებული რადიოაქტიურობა. ურთიერთქმედება დასახელებულია სუსტივინაიდან მის შესაბამისი ველის ინტენსივობა 10 13-ით ნაკლებია, ვიდრე იმ ველებში, რომლებიც ატარებენ ბირთვულ ნაწილაკებს (ნუკლეონები და კვარკები) და 10 10-ით ნაკლები, ვიდრე კულონის ამ მასშტაბებზე, მაგრამ გაცილებით ძლიერია ვიდრე გრავიტაციული. ურთიერთქმედებას აქვს მოკლე დიაპაზონი და ვლინდება მხოლოდ ატომის ბირთვის ზომის რიგის მანძილზე.
  სუსტი ურთიერთქმედების პირველი თეორია შემოგვთავაზა ენრიკო ფერმიმ 1930 წელს. თეორიის შემუშავებისას მან გამოიყენა ვოლფგანგ პაულის ჰიპოთეზა იმ დროს ნეიტრინოს ახალი ელემენტარული ნაწილაკების არსებობის შესახებ.
  სუსტი ურთიერთქმედება აღწერს ბირთვული ფიზიკის და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის იმ პროცესებს, რომლებიც მიმდინარეობს შედარებით ნელა, ძლიერი ურთიერთქმედების გამო სწრაფი პროცესებისგან განსხვავებით. მაგალითად, ნეიტრონის ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 16 წუთია. – მარადისობა ბირთვულ პროცესებთან შედარებით, რომლებსაც ახასიათებს დრო 10 -23 წმ.
  შედარებისთვის დამუხტული პიონები? ± იშლება სუსტი ურთიერთქმედების შედეგად და აქვს სიცოცხლის ხანგრძლივობა 2,6033 ± 0,0005 x 10 -8 წმ, ხოლო ნეიტრალურ პიონს? 0 იშლება ორ გამა კვანტად ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების შედეგად და აქვს სიცოცხლის ხანგრძლივობა 8,4 ± 0,6 x 10 -17 წმ.
  ურთიერთქმედების კიდევ ერთი მახასიათებელია მატერიაში ნაწილაკების საშუალო თავისუფალი გზა. ნაწილაკები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გზით - დამუხტული ნაწილაკები, გამა კვანტები, შეიძლება შეჩერდეს რამდენიმე ათეული სანტიმეტრის სისქის რკინის ფირფიტით. მაშინ როცა ნეიტრინო, რომელიც მხოლოდ სუსტად ურთიერთქმედებს, გადის მილიარდი კილომეტრის სისქის ლითონის ფენაში, თუნდაც ერთხელ შეჯახების გარეშე.
  სუსტი ურთიერთქმედება მოიცავს კვარკებს და ლეპტონებს, მათ შორის ნეიტრინოებს. ამ შემთხვევაში იცვლება ნაწილაკების არომატი, ე.ი. მათი ტიპი. მაგალითად, ნეიტრონის დაშლის შედეგად, მისი ერთ-ერთი d-კვარკი გადაიქცევა u-კვარკად. ნეიტრინოები უნიკალურია იმით, რომ ისინი ურთიერთქმედებენ სხვა ნაწილაკებთან მხოლოდ სუსტი და ჯერ კიდევ სუსტი გრავიტაციული ურთიერთქმედების უკან.
  სტანდარტულ მოდელში ჩამოყალიბებული თანამედროვე კონცეფციების მიხედვით, სუსტ ურთიერთქმედებას ატარებენ ლიანდაგი W და Z ბოზონები, რომლებიც აღმოაჩინეს ამაჩქარებლებში 1982 წელს. მათი მასა არის 80 და 90 პროტონული მასა. ვირტუალური W-ბოზონების გაცვლას ეწოდება დამუხტული დენი, Z-ბოზონების გაცვლას ნეიტრალური დენი.
  ფეინმანის დიაგრამების წვეროები, რომლებიც აღწერს W და Z ბოზონების შესაძლო პროცესებს, შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად:

  ლეპტონს შეუძლია ვიპრომინიტოს ან შთანთქას W-ბოზონი და გადაიქცეს ნეიტრინოდ;
  კვარკს შეუძლია გააძლიეროს ან შთანთქას W-ბოზონი და შეცვალოს მისი გემო და გახდეს სხვა კვარკების სუპერპოზიცია;
  ლეპტონს ან კვარკს შეუძლია შთანთქას ან ვიპრომინიტოს Z-ბოზონი

  ნაწილაკების სუსტად ურთიერთქმედების უნარი აღწერილია კვანტური რიცხვით, რომელსაც სუსტი იზოსპინი ეწოდება. იზოსპინის შესაძლო მნიშვნელობები ნაწილაკებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ W და Z ბოზონების გაცვლა, არის ± 1/2. სწორედ ეს ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ სუსტი ძალით. ნულოვანი სუსტი იზოსპინის მქონე ნაწილაკები არ ურთიერთქმედებენ სუსტი ურთიერთობის მიღმა, რისთვისაც ბოზონების მიერ W და Z გაცვლის პროცესები შეუძლებელია. სუსტი იზოსპინი შენარჩუნებულია ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის რეაქციებში. ეს ნიშნავს, რომ რეაქციაში მონაწილე ყველა ნაწილაკების მთლიანი სუსტი იზოსპინი უცვლელი რჩება, თუმცა ნაწილაკების ტიპები შეიძლება შეიცვალოს.
  სუსტი ურთიერთქმედების თავისებურება ის არის, რომ ის არღვევს პარიტეტს, რადგან მხოლოდ მარცხენა ქირალობის მქონე ფერმიონებს და მარჯვენა ქირალობის მქონე ფერმიონების ანტინაწილაკებს აქვთ სუსტი ურთიერთქმედების უნარი დამუხტული დენებით. სუსტ ურთიერთქმედებაში პარიტეტის არკონსერვაცია აღმოაჩინეს იან ჟენნინგმა და ლი ჟენდაომ, რისთვისაც მათ მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში 1957 წელს. პარიტეტის არაკონსერვაციის მიზეზი ჩანს სიმეტრიის სპონტანურ დარღვევაში. სტანდარტული მოდელის ფარგლებში ჰიპოთეტური ნაწილაკი, ჰიგსის ბოზონი, შეესაბამება სიმეტრიის რღვევას. ეს არის ჩვეულებრივი მოდელის ერთადერთი ნაწილი, რომელიც ჯერ ექსპერიმენტულად არ არის გამოვლენილი.
  სუსტი ურთიერთქმედების შემთხვევაში ასევე ირღვევა CP სიმეტრია. ეს დარღვევა ექსპერიმენტულად გამოვლინდა 1964 წელს კაონთან ჩატარებულ ექსპერიმენტებში. აღმოჩენის ავტორებს, ჯეიმს კრონინს და ვალ ფიჩს, მიენიჭათ ნობელის პრემია 1980 წელს. CP-სიმეტრიის დარღვევა ხდება ბევრად უფრო იშვიათად, ვიდრე პარიტეტის დარღვევა. ეს ასევე ნიშნავს, ვინაიდან CPT-სიმეტრიის კონსერვაცია ეფუძნება ფუნდამენტურ ფიზიკურ პრინციპებს - ლორენცის გარდაქმნებსა და მოკლე დისტანციურ მოქმედებას, T-სიმეტრიის დარღვევის შესაძლებლობას, ე.ი. ფიზიკური პროცესების შეუცვლელობა დროის მიმართულების შეცვლის თვალსაზრისით.

  1969 წელს აშენდა ელექტრომაგნიტური და სუსტი ბირთვული ურთიერთქმედების ერთიანი თეორია, რომლის მიხედვითაც, 100 გევ ენერგიების დროს, რაც შეესაბამება 10 15 K ტემპერატურას, ქრება განსხვავება ელექტრომაგნიტურ და სუსტ პროცესებს შორის. ელექტროსუსტი და ძლიერი ბირთვული ურთიერთქმედების ერთიანი თეორიის ექსპერიმენტული გადამოწმება მოითხოვს ამაჩქარებლების ენერგიის ას მილიარდჯერ გაზრდას.
  ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორია ეფუძნება სიმეტრიის ჯგუფს SU(2).
  მიუხედავად მცირე სიდიდისა და ხანგრძლივობისა, სუსტი ურთიერთქმედება ბუნებაში ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. სუსტი ურთიერთქმედების „გამორთვა“ რომ შესაძლებელი ყოფილიყო, მაშინ მზე გამოვიდოდა, რადგან პროტონის ნეიტრონად, პოზიტრონად და ნეიტრინოდ გადაქცევის პროცესი შეუძლებელი გახდებოდა, რის შედეგადაც 4 პროტონი გადაიქცევა 4-ად. ის, ორი პოზიტრონი და ორი ნეიტრინო. ეს პროცესი მზისა და ვარსკვლავების უმეტესობის ენერგიის მთავარი წყაროა (იხ. წყალბადის ციკლი). სუსტი ურთიერთქმედების პროცესები მნიშვნელოვანია ვარსკვლავების ევოლუციისთვის, რადგან ისინი იწვევენ ძალიან ცხელი ვარსკვლავების ენერგიის დაკარგვას სუპერნოვას აფეთქებების დროს პულსარების წარმოქმნით და ა.შ. ბუნებაში სუსტი ურთიერთქმედება რომ არ არსებობდეს, მიონები, პი-მეზონები და სხვა ნაწილაკები სტაბილური და გავრცელებული იქნებოდა ჩვეულებრივ მატერიაში. სუსტი ურთიერთქმედების ასეთი მნიშვნელოვანი როლი განპირობებულია იმით, რომ იგი არ ემორჩილება ძლიერი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებისთვის დამახასიათებელ მთელ რიგ აკრძალვებს. კერძოდ, სუსტი ურთიერთქმედება დამუხტულ ლეპტონებს აქცევს ნეიტრინოებად, ხოლო ერთი არომატის კვარკებს მეორეს კვარკებად.