Purtătorii interacțiunii slabe sunt bosonii vector  W + , W− și Z 0 . În acest caz, se distinge interacțiunea așa-numiților curenți încărcați slabi și neutri slabi curenți. Interacțiunea curenților încărcați (cu participarea bosonilor încărcați W± ) duce la o modificare a sarcinilor particulelor și la transformarea unor leptoni și quarci în alți leptoni și quarci. Interacțiunea curenților neutri (cu participarea unui boson neutru Z 0 ) nu modifică încărcăturile particulelor și transformă leptonii și quarcii în aceleași particule.

YouTube enciclopedic

• 1 / 5

  Folosind ipoteza Pauli, Enrico Fermi a dezvoltat în 1933 prima teorie a dezintegrarii beta. Interesant este că munca lui a fost refuzată să fie publicată în jurnal Natură, referindu-se la abstractismul excesiv al articolului. Teoria lui Fermi se bazează pe utilizarea metodei de cuantificare secundară, similară cu cea care fusese deja aplicată până atunci pentru procesele de emisie și absorbție a fotonilor. Una dintre ideile exprimate în lucrare a fost și afirmația că particulele emise de atom nu au fost inițial conținute în acesta, ci s-au născut în procesul de interacțiune.

  Multă vreme s-a crezut că legile naturii sunt simetrice în ceea ce privește reflexia oglinzii, adică rezultatul oricărui experiment ar trebui să fie același cu rezultatul unui experiment efectuat pe o instalație simetrică în oglindă. Această simetrie în raport cu inversiunea spațială (care este de obicei notă ca P) are legătură cu legea conservarea paritatea . Cu toate acestea, în 1956, în timp ce luând în considerare teoretic procesul de dezintegrare a mezonului K, Yang Zhenning și Li Zongdao au sugerat că interacțiunea slabă ar putea să nu se supună acestei legi. Încă din 1957, grupul lui Wu Jiansong a confirmat această predicție într-un experiment de degradare beta, care i-a adus lui Yang și Li Premiul Nobel pentru Fizică în 1957. Mai târziu, același fapt a fost confirmat în dezintegrarea muonului și a altor particule.

  Pentru a explica noile fapte experimentale, în 1957 Murray Gell-Mann, Richard Feynman, Robert Marshak și George Sudarshan au dezvoltat o teorie universală a interacțiunii slabe cu patru fermioni, numită V − A-teorie.

  Într-un efort de a păstra simetria maximă posibilă a interacțiunilor, L. D. Landau a sugerat în 1957 că, deși P-simetria este ruptă în interacțiunile slabe, în ele trebuie păstrată simetria combinată CP- o combinație de reflexie în oglindă și înlocuirea particulelor cu antiparticule. Cu toate acestea, în 1964, James-Cronin și Wahl-Fitch au găsit o încălcare slabă în dezintegrarea kaonilor neutri. CP-paritate. De asemenea, interacțiunea slabă s-a dovedit a fi responsabilă pentru această încălcare, în plus, teoria în acest caz a prezis că, pe lângă cele două generații de quarci și leptoni cunoscute până atunci, ar trebui să mai existe cel puțin o generație. Această predicție a fost confirmată mai întâi în 1975 odată cu descoperirea leptonului tau, iar apoi în 1977 odată cu descoperirea quarcului b. Cronin și Fitch au primit în 1980 Premiul Nobel pentru Fizică.

  Proprietăți

  Toți fermionii fundamentali (leptoni și quarci) participă la interacțiunea slabă. Aceasta este singura interacțiune la care participă neutrinii (în afară de gravitația, care este neglijabilă în laborator), ceea ce explică puterea colosală de penetrare a acestor particule. Interacțiunea slabă permite leptonilor, quarcilor și antiparticulelor lor să facă schimb de energie, masă, sarcină electrică și numere cuantice - adică să se transforme unul în celălalt.

  Forța slabă își trage numele de la faptul că intensitatea sa caracteristică este mult mai mică decât cea a electromagnetismului. În fizica particulelor elementare, intensitatea unei interacțiuni este de obicei caracterizată de rata proceselor cauzate de această interacțiune. Cu cât procesele decurg mai repede, cu atât este mai mare intensitatea interacțiunii. La energii ale particulelor care interacționează de ordinul 1 GeV, viteza caracteristică a proceselor din cauza interacțiunii slabe este de aproximativ 10 -10 s, ceea ce este cu aproximativ 11 ordine de mărime mai mare decât pentru procesele electromagnetice, adică procesele slabe sunt procese extrem de lente. .

  O altă caracteristică a intensității interacțiunii este lungimea calea liberă a particulelor dintr-o substanță. Deci, pentru a opri un hadron zburător din cauza interacțiunii puternice, este necesară o placă de fier de câțiva centimetri grosime. Și un neutrin, care participă doar la interacțiunea slabă, poate zbura printr-o placă de miliarde de kilometri grosime.

  Printre altele, interacțiunea slabă are o rază de acțiune foarte mică - aproximativ 2·10 -18 m (aceasta este de aproximativ 1000 de ori mai mică decât dimensiunea nucleului). Din acest motiv, în ciuda faptului că interacțiunea slabă este mult mai intensă decât cea gravitațională, a cărei gamă este nelimitată, ea joacă un rol vizibil mai mic. De exemplu, chiar și pentru nucleele situate la o distanță de 10 -10 m, interacțiunea slabă este mai slabă nu numai electromagnetică, ci și gravitațională.

  În acest caz, intensitatea proceselor slabe depinde puternic de energia particulelor care interacționează. Cu cât energia este mai mare, cu atât intensitatea este mai mare. De exemplu, din cauza interacțiunii slabe, neutronul, a cărui eliberare de energie în timpul dezintegrarii beta este de aproximativ 0,8 MeV, se descompune în aproximativ 10 3 s, iar Λ-hiperonul, cu o eliberare de energie de aproximativ o sută de ori mai mare, deja în 10 −10 s. Același lucru este valabil și pentru neutrinii energetici: secțiunea transversală pentru interacțiunea cu un nucleon al unui neutrin cu o energie de 100 GeV este cu șase ordine de mărime mai mare decât cea a unui neutrin cu o energie de aproximativ 1 MeV. Cu toate acestea, la energii de ordinul a câteva sute de GeV (în sistemul centrului de masă al particulelor care se ciocnesc), intensitatea interacțiunii slabe devine comparabilă cu energia interacțiunii electromagnetice, în urma căreia pot fi descrise. într-un mod unificat ca interacțiunea electroslabă.

  Interacțiunea slabă este singura dintre interacțiunile fundamentale pentru care nu este valabilă paritatea de lege conservare , ceea ce înseamnă că legile cărora le respectă procesele slabe se schimbă atunci când sistemul este oglindit. Încălcarea legii conservării parității duce la faptul că numai particulele din stânga (al căror spin este îndreptat opus impulsului) sunt supuse unei interacțiuni slabe, dar nu și cele din dreapta (al căror spin este co-direcționat cu impulsul), și invers: antiparticulele din dreapta interacționează slab, dar cele din stânga sunt inerte.

  Pe lângă paritatea spațială, interacțiunea slabă, de asemenea, nu păstrează paritatea combinată spațiu-sarcină, adică singura interacțiune cunoscută încalcă principiul CP-invarianta.

  Descriere teoretică

  Teoria Fermi

  Prima teorie a interacțiunii slabe a fost dezvoltată de Enrico Fermi în anii 1930. Teoria sa se bazează pe o analogie formală între procesul de dezintegrare β și procesele electromagnetice de emisie de fotoni. Teoria lui Fermi se bazează pe interacțiunea așa-numiților curenți hadron și lepton. În acest caz, spre deosebire de electromagnetism, se presupune că interacțiunea lor este de natură de contact și nu implică prezența unui purtător similar cu un foton. În notația modernă, interacțiunea dintre cei patru fermioni principali (proton, neutron, electron și neutrino) este descrisă de un operator de forma

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

  Unde G F (\displaystyle G_(F))- așa-numita constantă  Fermi, egală numeric cu aproximativ 10 −48 J/m³ sau 10 − 5 / m p 2 (\displaystyle 10^(-5)/m_(p)^(2)) (m p (\displaystyle m_(p))- masa protonilor) in unitati, unde ℏ = c = 1 (\displaystyle \hbar =c=1); p ¯ ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (p))))- operator de creare a protonilor (sau anihilare antiproton), n ^ (\displaystyle (\pălărie (n)))- operator de anihilare a neutronilor (crearea de antineutroni), e ¯ ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (e))))- operator de creare a electronilor (anihilarea pozitronilor), ν ^ (\displaystyle (\pălărie (\nu )))- operator de anihilare a neutrinilor (generarea antineutrino).

  Muncă p ¯ ^ n ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (p)))(\pălărie (n))), responsabil pentru conversia unui neutron într-un proton, a fost numit curent de nucleon și e ¯ ^ ν ^ , (\displaystyle (\pălărie (\overline (e)))(\pălărie (\nu )),) transformarea unui electron într-un neutrin - lepton. Se postulează că acești curenți, similar curenților electromagnetici, sunt 4-vectori p ¯ ^ γ μ n ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (p)))\gamma _(\mu )(\pălărie (n)))și e ¯ ^ γ μ ν ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (e)))\gamma _(\mu )(\pălărie (\nu ))) (γ μ , μ = 0 … 3 (\displaystyle \gamma _(\mu), ~\mu =0\dots 3)- Matrice Dirac). Prin urmare, interacțiunea lor se numește vector.

  Diferența esențială dintre curenții slabi introduși de Fermi și cei electromagnetici este că modifică sarcina particulelor: un proton încărcat pozitiv devine neutron neutru, iar un electron încărcat negativ devine neutrin neutru. În acest sens, acești curenți se numesc curenți încărcați.

  Teoria universală V-A

  Teoria universală a interacțiunii slabe, numită și V−A-teoria, a fost propusă în 1957 de M. Gell-Mann, R. Feynman, R. Marshak și J. Sudarshan. Această teorie a ținut cont de faptul recent dovedit al încălcării parității ( P-simetrii) în cazul interacţiunii slabe. Pentru aceasta, curenții slabi au fost reprezentați ca suma curentului vectorial Vși axială A(de unde și numele teoriei).

  Curenții vectoriali și axiali se comportă exact în același mod în cazul transformărilor Lorentz. Cu toate acestea, în timpul inversării spațiale, comportamentul lor este diferit: curentul vectorial rămâne neschimbat în timpul unei astfel de transformări, în timp ce curentul axial își schimbă semnul, ceea ce duce la încălcarea parității. În plus, curenții Vși A diferă în așa-numita paritate de încărcare (încălcare C-simetrie).

  În mod similar, curentul hadronic este suma curenților de cuarci din toate generațiile ( u- de sus, d- partea de jos, c- fermecat s- ciudat, t- Adevărat, b- quarcuri minunate):

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

  Spre deosebire de curentul lepton, aici însă operatorii d ′ ^ , (\displaystyle (\pălărie (d^(\prime ))),) s ′ ^ (\displaystyle (\pălărie (s^(\prime ))))și b ′ ^ (\displaystyle (\pălărie (b^(\prime )))) sunt o combinație liniară de operatori d ^ , (\displaystyle (\pălărie (d)),) s ^ (\displaystyle (\pălărie(s)))și b ^ , (\displaystyle (\pălărie (b)),) adică curentul hadronului conține în total nu trei, ci nouă termeni. Acești termeni pot fi combinați într-o singură matrice 3×3 numită matricea  Cabibbo -  Kobayashi -  Maskawa. Această matrice poate fi parametrizată cu trei unghiuri și un factor de fază. Acesta din urmă caracterizează gradul de încălcare CP-invarianta in interactiunea slaba.

  Toți termenii din curentul încărcat sunt suma operatorilor vectoriali și axiali cu multiplicatori egali cu unu.

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

  Unde j w ^ (\displaystyle (\pălărie (j_(w)))) este operatorul curent încărcat și j w † ^ (\displaystyle (\pălărie (j_(w)^(\dagger ))))- se conjugă cu acesta (obținut prin înlocuire e ¯ ^ ν e ^ → ν e ¯ ^ e ^ , (\displaystyle (\pălărie (\overline (e)))(\pălărie (\nu _(e)))\rightarrow (\pălărie (\overline (\ nu _(e))))(\hat (e)),) u ¯ ^ d ^ → d ¯ ^ u ^ (\displaystyle (\pălărie (\overline (u)))(\pălărie (d))\rightarrow (\pălărie (\overline (d)))(\pălărie (u) ))) etc.)

  Teoria lui Weinberg - Salam

  În forma modernă, interacțiunea slabă este descrisă ca parte a unei singure interacțiuni electroslabe  în cadrul teoriei Weinberg-Salam. Aceasta este o teorie cuantică a câmpului cu un grup gauge SU(2)× U(1) și simetria spartă spontan a stării de vid cauzată de acțiunea câmpului bosonului Higgs. Dovada renormalizării unui astfel de model de către Martinus Veltman și Gerard "t Hooft a fost distins cu Premiul Nobel pentru Fizică în 1999.

  În această formă, teoria interacțiunii slabe este inclusă în modelul standard modern și este singura interacțiune care rupe simetriile. Pși CP .

  Conform teoriei interacțiunii electroslăbice, interacțiunea slabă nu este un contact, ci are propriii purtători - bosoni vectoriali W + , W− și Z 0 cu masă diferită de zero și spin egal cu 1. Masa acestor bozoni este de aproximativ 90 GeV / s², ceea ce provoacă o gamă mică de forțe slabe.

  În acest caz, bosonii încărcați W± sunt responsabili de interacțiunea curenților încărcați și de existența unui boson neutru Z 0 înseamnă și existența curenților neutri. Astfel de curenți, într-adevăr, au fost descoperiți experimental. Un exemplu de interacțiune cu participarea lor este, în special, împrăștierea elastică a unui neutrin de către un proton. În astfel de interacțiuni, atât tipul de particule, cât și sarcinile lor sunt păstrate.

  Pentru a descrie interacțiunea curenților neutri, lagrangianul trebuie completat cu un termen de formă

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

  unde ρ este un parametru adimensional, egal cu unitatea din teoria standard (experimental diferă de unitate cu cel mult 1%), f 0 ^ = ν e ¯ ^ ν e ^ + ⋯ + e ¯ ^ e ^ + ⋯ + u ¯ ^ u ^ + … (\displaystyle (\hat (f_(0)))=(\hat (\overline ( \nu _(e))))(\hat (\nu _(e)))+\dots +(\hat (\overline (e)))(\hat (e))+\dots +(\hat (\overline (u)))(\pălărie (u))+\puncte )- operator de curent neutru autoadjunct.

  Spre deosebire de curenții încărcați, operatorul de curent neutru este diagonal, adică transpune particulele în sine, și nu în alți leptoni sau quarci. Fiecare dintre termenii operatorului de curent neutru este suma unui operator vectorial cu un multiplicator și a unui operator axial cu un multiplicator I 3 − 2 Q sin 2 ⁡ θ w (\displaystyle I_(3)-2Q\sin ^(2)\theta _(w)), Unde eu 3 (\displaystyle I_(3))- a treia proiecție a așa-zisului slab

  Interacțiune slabă

  Interacțiune puternică

  Interacțiunea puternică este pe distanță scurtă. Raza sa de acțiune este de aproximativ 10-13 cm.

  Particulele implicate în interacțiunea puternică se numesc hadroni. Într-o substanță stabilă obișnuită la o temperatură nu prea ridicată, interacțiunea puternică nu provoacă niciun proces. Rolul său este de a crea o legătură puternică între nucleoni (protoni și neutroni) din nuclee. Energia de legare este în medie de aproximativ 8 MeV per nucleon. În acest caz, în timpul ciocnirilor de nuclee sau nucleoni cu o energie suficient de mare (de ordinul a sute de MeV), interacțiunea puternică duce la numeroase reacții nucleare: fisiunea nucleelor, transformarea unor nuclee în altele etc.

  Începând cu energiile de ciocnire a nucleonilor de ordinul a câteva sute de MeV, interacțiunea puternică duce la producerea de P-mezoni. La energii și mai mari, se nasc K-mezonii și hiperonii și multe rezonanțe meson și barion (rezonanțe sunt stări excitate de scurtă durată ale hadronilor).

  În același timp, s-a dovedit că nu toate particulele experimentează o interacțiune puternică. Deci, este experimentat de protoni și neutroni, dar electronii, neutrinii și fotonii nu sunt supuși acesteia. De obicei, doar particulele grele participă la interacțiunea puternică.

  Explicația teoretică a naturii interacțiunii puternice a fost dificil de dezvoltat. O descoperire a fost conturată abia la începutul anilor 1960, când a fost propus modelul cuarcilor. În această teorie, neutronii și protonii sunt considerați nu ca particule elementare, ci ca sisteme compozite construite din quarci.

  Cuantele puternice de interacțiune sunt opt ​​gluoni. Gluonii și-au primit numele de la cuvântul englezesc glue (glue), deoarece sunt responsabili pentru izolarea quarcilor. Restul maselor de gluoni sunt egale cu zero. În același timp, gluonii au o încărcătură de culoare, datorită căreia sunt capabili să interacționeze între ei, după cum se spune, de autoacțiune, ceea ce duce la dificultăți în descrierea matematică a interacțiunii puternice din cauza neliniarității sale.

  Raza sa de acțiune este mai mică de 10-15 cm. Interacțiunea slabă este cu câteva ordine de mărime mai slabă decât nu numai puternică, ci și electromagnetică. În același timp, este mult mai puternic decât cel gravitațional din microcosmos.

  Primul proces descoperit și cel mai răspândit cauzat de interacțiunea slabă este dezintegrarea radioactivă b a nucleelor.
  Găzduit pe ref.rf
  Acest tip de radioactivitate a fost descoperit în 1896 de către A.A. Becquerel.em. În procesul de dezintegrare electronică radioactivă / b - - /, unul dintre neutroni / n/ nucleul atomic se transformă într-un proton / R/ cu emisie de electroni / e-/ și antineutrino electronic //:

  n ® p + e-+

  În procesul de dezintegrare a pozitronului /b + -/ are loc o tranziție:

  p® n + e++

  În prima teorie a dezintegrarii b, creată în 1934 de E. Fermi, pentru a explica acest fenomen, a fost necesar să se introducă o ipoteză despre existența unui tip special de forțe cu rază scurtă de acțiune care provoacă tranziția.

  n ® p + e-+

  Cercetările ulterioare au arătat că interacțiunea introdusă de Fermi are un caracter universal.
  Găzduit pe ref.rf
  Ea provoacă dezintegrarea tuturor particulelor instabile, ale căror mase și reguli de selecție pentru numerele cuantice nu le permit să se descompună din cauza interacțiunii puternice sau electromagnetice. Interacțiunea slabă este inerentă tuturor particulelor, cu excepția fotonilor. Timpul caracteristic al proceselor de interacțiune slabă la energii de ordinul a 100 MeV este cu 13-14 ordine de mărime mai mare decât timpul caracteristic pentru interacțiunea puternică.

  Cuantele de interacțiune slabă sunt trei bosoni - W + , W − , Z°- bosoni. Superscriptele indică semnul sarcinii electrice a acestor cuante. Cuantele interacțiunii slabe au o masă semnificativă, ceea ce duce la faptul că interacțiunea slabă se manifestă la distanțe foarte mici.

  Trebuie avut în vedere că astăzi interacțiunile slabe și electromagnetice sunt deja combinate într-o singură teorie. Există o serie de scheme teoretice în care se încearcă crearea unei teorii unificate a tuturor tipurilor de interacțiune. Cu toate acestea, aceste scheme nu sunt încă suficient de dezvoltate pentru a fi testate experimental.

  26. Fizica structurilor. Abordare corpusculară a descrierii și explicației naturii. Reductionism

  Obiectele fizicii structurale sunt elemente ale structurii materiei (de exemplu, molecule, atomi, particule elementare) și formarea mai complexă a acestora. Aceasta este:

  1) plasma - este un gaz în care o parte semnificativă a moleculelor sau atomilor sunt ionizate;

  2) cristale- acestea sunt solide în care atomii sau moleculele sunt aranjați ordonat și formează o structură internă care se repetă periodic;

  3) lichide- aceasta este starea de agregare a materiei, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ combină caracteristicile unei stări solide (conservarea volumului, o anumită rezistență la tracțiune) și gazoase (variabilitatea formei).

  Fluidele se caracterizează prin:

  a) ordinea cu rază scurtă de aranjare a particulelor (molecule, atomi);

  b) o mică diferență în energia cinetică a mișcării termice și energia lor potențială de interacțiune.

  4) stele,ᴛ.ᴇ. bile strălucitoare de gaz (plasmă).

  La evidențierea ecuațiilor structurale ale materiei se folosesc următoarele criterii:

  Dimensiuni spațiale: particulele de același nivel au dimensiuni spațiale de același ordin (de exemplu, toți atomii au dimensiuni de ordinul a 10 -8 cm);

  Timpul proceselor: la un nivel, este cam aceeași ordine;

  Obiectele de același nivel constau din aceleași elemente (de exemplu, toate nucleele constau din protoni și neutroni);

  Legile care explică procesele la un nivel sunt calitativ diferite de legile care explică procesele la un alt nivel;

  Obiectele de diferite niveluri diferă în proprietăți de bază (de exemplu, toți atomii sunt neutri din punct de vedere electric și toți nucleele sunt încărcate electric pozitiv).

  Pe măsură ce sunt descoperite noi niveluri de structură și stări ale materiei, aria obiectului fizicii structurale se extinde.

  Trebuie avut în vedere faptul că atunci când se rezolvă probleme fizice specifice, problemele legate de elucidarea structurii, interacțiunii și mișcării sunt strâns legate între ele.

  La baza fizicii structurale se afla abordarea corpusculara a descrierii si explicarii naturii.

  Pentru prima dată, conceptul de atom ca ultimă și indivizibilă particulă a corpului a apărut în Grecia Antică în cadrul învățăturilor natural-filosofice ale școlii lui Leucip-Democrit. Conform acestui punct de vedere, în lume există doar atomi care se mișcă în gol. Vechii atomisti considerau continuitatea materiei ca fiind evidenta. Diverse combinații de atomi formează diverse corpuri vizibile. Această ipoteză nu sa bazat pe date experimentale. Ea a fost doar o presupunere genială. Dar a determinat întreaga dezvoltare ulterioară a științelor naturale pentru multe secole care au urmat.

  Ipoteza atomilor ca particule indivizibile de materie a fost reînviată în știința naturii, în special, în fizică și chimie pentru a explica unele modele care au fost stabilite empiric (de exemplu, legile lui Boyle-Mariotte și Gay-Lussac pentru gazele ideale, expansiunea termică). a corpurilor etc.). d.). Într-adevăr, legea lui Boyle-Mariotte spune că volumul unui gaz este invers proporțional cu presiunea acestuia, dar nu explică de ce este așa. În mod similar, atunci când un corp este încălzit, dimensiunile acestuia cresc. Dar care este motivul acestei extinderi? În teoria cinetică a materiei, acestea și alte regularități stabilite de experiență sunt explicate cu ajutorul atomilor și moleculelor.

  Într-adevăr, scăderea direct observată și măsurată a presiunii gazului cu o creștere a volumului său în teoria cinetică a materiei este explicată ca o creștere a drumului liber al atomilor și moleculelor sale constitutive. În consecință, volumul ocupat de gaz crește. În mod similar, expansiunea corpurilor atunci când sunt încălzite în teoria cinetică a materiei se explică printr-o creștere a vitezei medii a moleculelor în mișcare.

  Explicațiile în care proprietățile substanțelor sau corpurilor complexe încearcă să fie reduse la proprietățile elementelor sau componentelor lor mai simple se numesc reducţionismul. Această metodă de analiză a făcut posibilă rezolvarea unei clase mari de probleme din știința naturii.

  Până la sfârșitul secolului al XIX-lea. Se credea că atomul este cea mai mică, indivizibilă, fără structură a materiei. În același timp, descoperirile electronului, radioactivitatea au arătat că nu este așa. Apare modelul planetar al atomului lui Rutherford. Apoi este înlocuit cu modelul N. Bora. Dar, ca și înainte, gândirea fizicienilor are ca scop reducerea întregii varietăți de proprietăți complexe ale corpurilor și fenomenelor naturale la proprietățile simple ale unui număr mic de particule primare. Ulterior, aceste particule au fost numite elementar. Acum numărul lor total depășește 350. Din acest motiv, este puțin probabil ca toate astfel de particule să poată fi numite cu adevărat elementare, neconținând alte elemente. Această credință este întărită în legătură cu ipoteza existenței quarcilor. Potrivit acestuia, particulele elementare cunoscute constau din particule cu sarcini electrice fracționate. Ei sunt numiti, cunoscuti quarcuri.

  În funcție de tipul de interacțiune la care participă particulele elementare, toate, cu excepția fotonului, sunt clasificate în două grupe:

  1) hadronii. Merită spus că se caracterizează prin prezența unei interacțiuni puternice. În același timp, ei pot participa și la interacțiuni slabe și electromagnetice;

  2) leptoni. Οʜᴎ participă numai la interacțiuni electromagnetice și slabe;

  După durata de viață se disting:

  a) particule elementare stabile. Acestea sunt electronul, fotonul, protonul și neutrino;

  b) cvasistabili. Acestea sunt particule care se degradează din cauza interacțiunilor electromagnetice și slabe. De exemplu, la + ® m ++;

  c) instabil. Dezintegrarea Οʜᴎ din cauza interacțiunii puternice, de exemplu, neutroni.

  Sarcinile electrice ale particulelor elementare sunt multipli ai celei mai mici sarcini inerente unui electron. În același timp, particulele elementare sunt împărțite în perechi de particule - antiparticule, de exemplu, e - - e + (toate au aceleași caracteristici, iar semnele sarcinii electrice sunt opuse). Particulele neutre din punct de vedere electric au, de asemenea, antiparticule, de exemplu, P -,- .

  Deci, conceptul atomist se bazează pe ideea structurii discrete a materiei. Abordarea atomistă explică proprietățile unui obiect fizic pe baza proprietăților celor mai mici particule ale sale, care la un anumit stadiu al cunoașterii sunt considerate indivizibile. Din punct de vedere istoric, astfel de particule au fost mai întâi recunoscute ca atomi, apoi particule elementare, iar acum - quarci. Dificultatea acestei abordări este reducerea completă a complexului la simplu, care nu ține cont de diferențele calitative dintre ele.

  Până la sfârșitul primului sfert al secolului al XX-lea, ideea unității structurii macro- și microcosmosului a fost înțeleasă mecanic, ca identitate completă a legilor și similitudine completă a structurii ambelor.

  Microparticulele au fost interpretate ca copii în miniatură ale macrocorpilor, ᴛ.ᴇ. ca bile extrem de mici (corpuscule) care se deplasează de-a lungul orbitelor precise, care sunt complet analoge cu orbitele planetare, cu singura diferență că corpurile cerești sunt conectate prin forțe de interacțiune gravitațională, iar microparticulele - prin forțe de interacțiune electrică.

  După descoperirea electronului (Thomson, 1897 ᴦ.), crearea teoriei cuantice (Planck, 1900 ᴦ.), introducerea conceptului de foton (Einstein, 1905 ᴦ.), doctrina atomică a căpătat un nou caracter .
  Găzduit pe ref.rf
  Ideea de discreție a fost extinsă la domeniul fenomenelor electrice și luminoase, la conceptul de energie (în secolul al XIX-lea, doctrina energiei a servit ca sferă de reprezentare a cantităților continue și a funcțiilor de stare). Cea mai importantă trăsătură a doctrinei atomice moderne este atomismul acțiunii. Este legat de faptul că mișcarea, proprietățile și stările diferitelor micro-obiecte pot fi cuantificate, ᴛ.ᴇ. sunt exprimate sub formă de mărimi și rapoarte discrete. Noua atomistică recunoaște stabilitatea relativă a fiecărui tip discret de materie, certitudinea sa calitativă, indivizibilitatea și ireversibilitatea sa relativă în anumite limite ale fenomenelor naturale. De exemplu, fiind divizibil în unele moduri fizice, atomul este indivizibil din punct de vedere chimic, ᴛ.ᴇ. în procesele chimice se comportă ca ceva întreg, indivizibil. O moleculă, fiind divizibilă chimic în atomi, în mișcare termică (până la anumite limite) se comportă ca întreg, indivizibilă etc.

  Deosebit de importantă în conceptul de noua atomistică este recunoașterea interconvertibilității oricăror tipuri discrete de materie.

  Diferitele niveluri ale organizării structurale a realității fizice (quarci, microparticule, nuclee, atomi, molecule, macrocorpi, megasisteme) au propriile legi fizice specifice. Dar indiferent de cât de diferit fenomenele studiate de fenomenele studiate de fizica clasică, toate datele experimentale trebuie descrise folosind concepte clasice. Există o diferență fundamentală între descrierea comportamentului microobiectului studiat și descrierea funcționării instrumentelor de măsură. Acesta este rezultatul faptului că funcționarea instrumentelor de măsură, în principiu, ar trebui descrisă în limbajul fizicii clasice, în timp ce obiectul studiat poate să nu fie descris în acest limbaj.

  Abordarea corpusculară în explicarea fenomenelor și proceselor fizice a fost întotdeauna combinată cu abordarea continuum de la apariția fizicii interacțiunii. Ea a fost exprimată în conceptul de câmp și dezvăluirea rolului său în interacțiunea fizică. Reprezentarea câmpului ca flux al unui anumit tip de particule (teoria câmpului cuantic) și atribuirea proprietăților undei oricărui obiect fizic (ipoteza lui Louis de Broglie) au combinat aceste două abordări ale analizei fenomenelor fizice.

  Interacțiune slabă - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Interacțiune slabă” 2017, 2018.

  Timpul este ca un râu care poartă evenimente care trec, iar curentul său este puternic; doar ceva vi se va părea ochilor - și a fost deja dus, și se vede altceva, care va fi și el în curând dus.

  Marcus Aurelius

  Fiecare dintre noi se străduiește să creeze o imagine completă a lumii, inclusiv o imagine a Universului, de la cele mai mici particule subatomice până la cele mai mari scale. Dar legile fizicii sunt uneori atât de ciudate și contraintuitive încât această sarcină poate deveni copleșitoare pentru cei care nu au devenit fizicieni teoreticieni profesioniști.

  Cititorul întreabă:
  

  Deși asta nu este astronomie, dar poate îmi vei spune. Forța puternică este purtată de gluoni și leagă quarcii și gluonii. Electromagnetic este transportat de fotoni și leagă particulele încărcate electric. Se presupune că gravitația este transportată de gravitoni și leagă toate particulele de masă. Cel slab este purtat de particulele W și Z și... se datorează dezintegrarii? De ce este descrisă forța slabă în acest fel? Este forța slabă responsabilă pentru atracția și/sau respingerea oricăror particule? Si ce? Și dacă nu, de ce atunci aceasta este una dintre interacțiunile fundamentale, dacă nu este asociată cu nicio forță? Mulțumesc.

  
  Să aruncăm o privire la elementele de bază. Există patru forțe fundamentale în univers - gravitația, electromagnetismul, forța nucleară puternică și forța nucleară slabă.
  
  

  Și toate acestea sunt interacțiuni, forțe. Pentru particulele a căror stare poate fi măsurată, aplicarea unei forțe își schimbă impulsul - în viața obișnuită în astfel de cazuri vorbim de accelerație. Și pentru trei dintre aceste forțe, acest lucru este adevărat.

  În cazul gravitației, cantitatea totală de energie (în mare parte masa, dar care include toată energia) deformează spațiu-timp, iar mișcarea tuturor celorlalte particule se modifică în prezența oricărui lucru care are energie. Acesta este modul în care funcționează în teoria clasică (nu cuantică) a gravitației. Poate că există o teorie mai generală, gravitația cuantică, în care există un schimb de gravitoni, care duce la ceea ce observăm ca o interacțiune gravitațională.

  Înainte de a continua, vă rugăm să înțelegeți:

  1. Particulele au o proprietate, sau ceva inerent acestora, care le permite să simtă (sau să nu simtă) un anumit tip de forță.
  2. Alte particule care poartă interacțiune interacționează cu prima
  3. Ca rezultat al interacțiunilor, particulele își schimbă impulsul sau accelerează

  În electromagnetism, proprietatea principală este sarcina electrică. Spre deosebire de gravitație, aceasta poate fi pozitivă sau negativă. Un foton, o particulă care poartă o interacțiune asociată cu o sarcină, duce la faptul că aceleași sarcini se resping, iar cele diferite se atrag.

  Este demn de remarcat faptul că sarcinile în mișcare, sau curenții electrici, experimentează o altă manifestare a electromagnetismului - magnetismul. Același lucru se întâmplă cu gravitația și se numește gravitomagnetism (sau gravitoelectromagnetism). Nu vom merge adânc - ideea este că nu există doar o sarcină și un purtător de forță, ci și curenți.

  Există, de asemenea, o forță nucleară puternică, care are trei tipuri de încărcături. Deși toate particulele au energie și sunt toate supuse gravitației și, deși quarcii, jumătate dintre leptoni și câțiva bozoni conțin sarcini electrice, numai quarcii și gluonii au o sarcină de culoare și pot experimenta forța nucleară puternică.

  Există o mulțime de mase peste tot, așa că gravitația este ușor de observat. Și deoarece forța puternică și electromagnetismul sunt destul de puternice, ele sunt, de asemenea, ușor de observat.

  Dar ce rămâne cu ultimul? Interacțiune slabă?

  De obicei vorbim despre asta în contextul dezintegrarii radioactive. Un quarc sau un lepton greu se descompune în alții mai ușoare și mai stabile. Da, forța slabă are ceva de-a face cu asta. Dar în acest exemplu, diferă cumva de restul forțelor.

  Se pare că forța slabă este, de asemenea, o forță, doar despre care nu se vorbește des. E slabă! De 10.000.000 de ori mai slab decât electromagnetismul la o distanță atât de mare cât diametrul unui proton.

  O particulă încărcată are întotdeauna o sarcină, indiferent dacă se mișcă sau nu. Dar curentul electric creat de acesta depinde de mișcarea sa față de alte particule. Curentul determină magnetismul, care este la fel de important ca și partea electrică a electromagnetismului. Particulele compozite precum protonul și neutronul au momente magnetice semnificative, la fel ca electronul.

  Quarcii și leptonii vin în șase arome. Quarci - sus, jos, ciudat, fermecat, fermecător, adevărat (conform literelor lor în latină u, d, s, c, t, b - sus, jos, ciudat, farmec, sus, jos). Leptoni - electron, electron-neutrin, muon, muon-neutrin, tau, tau-neutrin. Fiecare dintre ele are o sarcină electrică, dar și o aromă. Dacă combinăm electromagnetismul și forța slabă pentru a obține forța electroslabă, atunci fiecare dintre particule va avea un fel de sarcină slabă sau curent electroslab și o constantă de forță slabă. Toate acestea sunt descrise în Modelul Standard, dar a fost destul de dificil de verificat deoarece electromagnetismul este atât de puternic.

  Într-un nou experiment, ale cărui rezultate au fost publicate recent, contribuția interacțiunii slabe a fost măsurată pentru prima dată. Experimentul a făcut posibilă determinarea interacțiunii slabe a quarcilor up și down

  Și sarcinile slabe ale protonului și neutronului. Predicțiile modelului standard pentru taxe slabe au fost:

  Q W (p) = 0,0710 ± 0,0007,
  Q W (n) = -0,9890 ± 0,0007.

  Și conform rezultatelor de împrăștiere, experimentul a dat următoarele valori:

  Q W (p) = 0,063 ± 0,012,
  Q W (n) = -0,975 ± 0,010.

  Ceea ce este de acord foarte bine cu teoria, ținând cont de eroare. Experimentatorii spun că, prin procesarea mai multor date, vor reduce și mai mult eroarea. Și dacă există surprize sau discrepanțe cu Modelul Standard, va fi tare! Dar nimic nu indică asta:

  Prin urmare, particulele au o sarcină slabă, dar nu ne extindem pe ea, deoarece este nerealist de greu de măsurat. Dar am făcut-o oricum și se pare că am reafirmat Modelul Standard.

  Această interacțiune este cea mai slabă dintre interacțiunile fundamentale observate experimental în dezintegrarea particulelor elementare, unde efectele cuantice sunt fundamental semnificative. Amintiți-vă că manifestările cuantice ale interacțiunii gravitaționale nu au fost niciodată observate. Interacțiunea slabă este evidențiată folosind următoarea regulă: dacă o particulă elementară numită neutrin (sau antineutrin) participă la procesul de interacțiune, atunci această interacțiune este slabă.

  Un exemplu tipic de interacțiune slabă este dezintegrarea beta a neutronilor, unde n- neutroni, p- proton, e- - electroni, e+ este un antineutrino electronic. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că regula de mai sus nu înseamnă deloc că orice act de interacțiune slabă trebuie să fie însoțit de un neutrin sau antineutrin. Se știe că au loc un număr mare de dezintegrari fără neutrini. Ca exemplu, putem observa procesul de dezintegrare a hiperonului lambda D într-un proton p+ și un pion încărcat negativ p– . Conform conceptelor moderne, neutronul și protonul nu sunt cu adevărat particule elementare, ci constau din particule elementare numite quarci.

  Intensitatea interacțiunii slabe este caracterizată de constanta de cuplare Fermi G F. Constant G F dimensională. Pentru a forma o cantitate adimensională, este necesar să folosiți un fel de masă de referință, de exemplu, masa unui proton m p. Atunci constanta de cuplare adimensională va fi. Se poate observa că interacțiunea slabă este mult mai intensă decât cea gravitațională.

  Interacțiunea slabă, spre deosebire de cea gravitațională, este pe distanță scurtă. Aceasta înseamnă că interacțiunea slabă dintre particule intră în joc doar dacă particulele sunt suficient de aproape una de cealaltă. Dacă distanța dintre particule depășește o anumită valoare, numită raza caracteristică de interacțiune, interacțiunea slabă nu se manifestă. S-a stabilit experimental că raza caracteristică a interacțiunii slabe de ordinul 10–15 cm, adică interacțiunea slabă, este concentrată la distanțe mai mici decât dimensiunea nucleului atomic.

  De ce putem vorbi despre interacțiunea slabă ca o formă independentă de interacțiuni fundamentale? Răspunsul este simplu. S-a stabilit că există procese de transformare a particulelor elementare care nu pot fi reduse la interacțiuni gravitaționale, electromagnetice și puternice. Un bun exemplu care arată că există trei interacțiuni calitativ diferite în fenomenele nucleare este legat de radioactivitate. Experimentele indică prezența a trei tipuri diferite de radioactivitate: descompuneri radioactive α-, β- și γ. În acest caz, dezintegrarea α se datorează interacțiunii puternice, dezintegrarea γ se datorează unei interacțiuni electromagnetice. Dezintegrarea β rămasă nu poate fi explicată prin interacțiunile electromagnetice și puternice și suntem forțați să acceptăm că există o altă interacțiune fundamentală numită cea slabă. În cazul general, necesitatea introducerii unei interacțiuni slabe se datorează faptului că în natură au loc procese în care dezintegrarile electromagnetice și puternice sunt interzise de legile de conservare.

  
  

  Deși interacțiunea slabă este concentrată în mod esențial în interiorul nucleului, ea are anumite manifestări macroscopice. După cum am observat deja, este asociat cu procesul de β-radioactivitate. În plus, interacțiunea slabă joacă un rol important în așa-numitele reacții termonucleare responsabile de mecanismul de eliberare a energiei în stele.

  Cea mai uimitoare proprietate a interacțiunii slabe este existența unor procese în care se manifestă asimetria în oglindă. La prima vedere, pare evident că diferența dintre conceptele de stânga și dreapta este arbitrară. Într-adevăr, procesele de interacțiuni gravitaționale, electromagnetice și puternice sunt invariante în raport cu inversiunea spațială, care implementează reflectarea în oglindă. Se spune că în astfel de procese se păstrează paritatea spațială P. Cu toate acestea, s-a stabilit experimental că procesele slabe pot proceda cu neconservarea parității spațiale și, prin urmare, par să simtă diferența dintre stânga și dreapta. În prezent, există dovezi experimentale solide că neconservarea parității în interacțiunile slabe este de natură universală; se manifestă nu numai în dezintegrarea particulelor elementare, ci și în fenomene nucleare și chiar atomice. Trebuie recunoscut că asimetria oglinzii este o proprietate a Naturii la cel mai fundamental nivel.

  Neconservarea parității în interacțiuni slabe părea a fi o proprietate atât de neobișnuită încât aproape imediat după descoperirea sa, teoreticienii au încercat să arate că, de fapt, există o simetrie completă între stânga și dreapta, doar că are o semnificație mai profundă decât se credea anterior. Reflexia în oglindă trebuie să fie însoțită de înlocuirea particulelor cu antiparticule (conjugarea sarcinii C), iar atunci toate interacțiunile fundamentale trebuie să fie invariante. Totuși, mai târziu s-a constatat că această invarianță nu este universală. Există dezintegrari slabe ale așa-numiților caoni neutri cu viață lungă în pioni p + , p - interzis dacă invarianța indicată are loc într-adevăr. Astfel, proprietatea distinctivă a interacțiunii slabe este non-invarianța sa CP. Este posibil ca această proprietate să fie responsabilă pentru faptul că materia din Univers prevalează semnificativ asupra antimateriei, construită din antiparticule. Lumea și anti-lumea nu sunt simetrice.

  Întrebarea care particule sunt purtătoare ale interacțiunii slabe a fost neclară pentru o lungă perioadă de timp. Înțelegerea a fost realizată relativ recent în cadrul teoriei unificate a interacțiunilor electroslăbite - teoria lui Weinberg-Salam-Glashow. Acum este general acceptat că purtătorii interacțiunii slabe sunt așa-numiții bozoni W + - și Z 0 -. Acestea sunt încărcate W + și neutre Z 0 particule elementare cu spin 1 și mase egale în ordinul mărimii până la 100 m p.

  Diagrama lui Feynman a dezintegrarii beta a unui neutron într-un proton, un electron și un antineutrin electronic printr-un boson W intermediar este una dintre cele patru interacțiuni fizice fundamentale dintre particulele elementare, împreună cu cele gravitaționale, electromagnetice și puternice. Cea mai cunoscută manifestare a sa este dezintegrarea beta și radioactivitatea asociată. Interacțiunea este numită slabîntrucât intensitatea câmpului corespunzător acestuia este cu 10 13 mai mică decât în ​​câmpurile care țin împreună particule nucleare (nucleoni și quarci) și cu 10 10 mai mică decât cea coulombiană pe aceste scări, dar mult mai puternică decât cea gravitațională. Interacțiunea are o rază scurtă de acțiune și se manifestă doar la distanțe de ordinul mărimii nucleului atomic.
  Prima teorie a interacțiunii slabe a fost propusă de Enrico Fermi în 1930. La elaborarea teoriei, el a folosit ipoteza lui Wolfgang Pauli despre existența unei noi particule elementare a neutrinului la acel moment.
  Interacțiunea slabă descrie acele procese ale fizicii nucleare și ale fizicii particulelor elementare care au loc relativ lent, în contrast cu procesele rapide datorate interacțiunii puternice. De exemplu, timpul de înjumătățire al unui neutron este de aproximativ 16 minute. – Eternitatea în comparație cu procesele nucleare, care se caracterizează printr-un timp de 10 -23 s.
  Pentru comparație pioni taxați? ± dezintegra prin interacțiunea slabă și au o durată de viață de 2,6033 ± 0,0005 x 10 -8 s, în timp ce pionul neutru? 0 se descompune în două cuante gamma prin interacțiune electromagnetică și are o durată de viață de 8,4 ± 0,6 x 10 -17 s.
  O altă caracteristică a interacțiunii este calea liberă medie a particulelor în materie. Particulele care interacționează prin interacțiune electromagnetică - particulele încărcate, cuante gamma, pot fi reținute de o placă de fier de câteva zeci de centimetri grosime. În timp ce un neutrin, interacționând doar slab, trece, fără să se ciocnească nici măcar o dată, printr-un strat de metal gros de un miliard de kilometri.
  Interacțiunea slabă implică quarci și leptoni, inclusiv neutrini. În acest caz, aroma particulelor se schimbă, adică. tipul lor. De exemplu, ca urmare a dezintegrarii unui neutron, unul dintre cuarcurile lui d se transformă într-un cuarc u. Neutrinii sunt unici prin faptul că interacționează cu alte particule doar în spatele unei interacțiuni gravitaționale slabe și încă slabe.
  Conform conceptelor moderne formulate în Modelul Standard, interacțiunea slabă este purtată de bosonii W și Z, care au fost descoperiți la acceleratoare în 1982. Masele lor sunt mase de 80 și 90 de protoni. Schimbul de bosoni W virtuali se numește curent încărcat, schimbul de bosoni Z se numește curent neutru.
  Vârfurile diagramelor Feynman care descriu procese posibile care implică bosonii W și Z pot fi împărțite în trei tipuri:

  Un lepton poate viprominite sau absorbi un boson W și se poate transforma într-un neutrin;
  un quarc poate vipromina sau absorbi un boson W și își poate schimba aroma, devenind o suprapunere a altor quarci;
  leptonul sau quarcul pot absorbi sau viprominite bosonul Z

  Capacitatea unei particule de a interacționa slab este descrisă de un număr cuantic, care se numește isospin slab. Valorile posibile ale isospinului pentru particulele care pot schimba bosoni W și Z sunt ± 1/2. Aceste particule interacționează prin forța slabă. Particulele cu isospin slab zero nu interacționează dincolo de reciprocitatea slabă, pentru care procesele de schimb W și Z de către bosoni sunt imposibile. Isospinul slab este păstrat în reacțiile dintre particulele elementare. Aceasta înseamnă că isospinul total slab al tuturor particulelor implicate în reacție rămâne neschimbat, deși tipurile de particule se pot schimba.
  O caracteristică a interacțiunii slabe este că încalcă paritatea, deoarece numai fermionii cu chiralitate stângă și antiparticulele fermionilor cu chiralitate dreapta au capacitatea de a interacționa slab prin curenți încărcați. Neconservarea parității în interacțiunea slabă a fost descoperită de Yang Zhenning și Li Zhengdao, pentru care au primit Premiul Nobel pentru fizică în 1957. Motivul neconservarii parității este văzut în ruperea spontană a simetriei. În cadrul modelului standard, o particulă ipotetică, bosonul Higgs, corespunde ruperii simetriei. Aceasta este singura parte a modelului obișnuit care nu a fost încă detectată experimental.
  În cazul interacțiunii slabe, se încalcă și simetria CP. Această încălcare a fost dezvăluită experimental în 1964 în experimente cu kaon. Autorii descoperirii, James Cronin și Val Fitch, au primit Premiul Nobel pentru 1980. Încălcarea simetriei CP are loc mult mai puțin frecvent decât încălcarea parității. De asemenea, înseamnă, deoarece conservarea simetriei CPT se bazează pe principii fizice fundamentale - transformări Lorentz și interacțiuni cu rază scurtă, posibilitatea încălcării simetriei T, i.e. neinvarianţa proceselor fizice în ceea ce priveşte schimbarea direcţiei timpului.

  În 1969, a fost construită o teorie unificată a interacțiunilor electromagnetice și nucleare slabe, conform căreia, la energii de 100 GeV, care corespunde unei temperaturi de 10 15 K, diferența dintre procesele electromagnetice și cele slabe dispare. O verificare experimentală a teoriei unificate a interacțiunilor nucleare electroslabe și puternice necesită o creștere a energiei acceleratoarelor de o sută de miliarde de ori.
  Teoria interacțiunii electro-slabe se bazează pe grupul de simetrie SU(2).
  În ciuda mărimii sale mici și a duratei scurte, interacțiunea slabă joacă un rol foarte important în natură. Dacă ar fi posibilă „dezactivarea” interacțiunii slabe, atunci Soarele s-ar stinge, deoarece procesul de transformare a unui proton într-un neutron, un pozitron și un neutrin ar deveni imposibil, în urma căruia 4 protoni se transformă în 4. El, doi pozitroni și doi neutrini. Acest proces este principala sursă de energie pentru Soare și majoritatea stelelor (vezi Ciclul hidrogenului). Procesele de interacțiune slabă sunt importante pentru evoluția stelelor, deoarece provoacă pierderea de energie a stelelor foarte fierbinți în exploziile de supernove cu formarea de pulsari etc. Dacă nu ar exista o interacțiune slabă în natură, muonii, pi-mezonii și alte particule ar fi stabile și răspândite în materia obișnuită. Un rol atât de important al interacțiunii slabe se datorează faptului că nu respectă o serie de interdicții caracteristice interacțiunilor puternice și electromagnetice. În special, interacțiunea slabă transformă leptonii încărcați în neutrini, iar quarcii de o aromă în quarcii de altă aromă.