弱核力(又称弱力或弱相互作用)是自然的四种
基本力中的一种,其余三种为强核力、电磁力及万有引力。
次原子粒子的
放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。
弱相互作用会影响所有
费米子,即所有
自旋为半奇数的粒子。
弱相互作用(又称弱力或弱核力)是自然的四种
基本力中的一种,其余三种为
强核力、
电磁力及
万有引力。
次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的,恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的。
弱相互作用会影响所有
费米子,即所有
自旋为半奇数的粒子。
在
粒子物理学的
标准模型中,弱相互作用的理论指出,它是由
W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起的,由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的,所以它是一种
非接触力。这种发射中最有名的是
β衰变,它是
放射性的一种表现。重的粒子性质不稳定,由于Z及W玻色子比质子或中子重得多,所以弱相互作用的作用距离非常短。这种相互作用叫做“弱”,是因为β衰变发生的概率比强相互作用低很多,表示它的一般强度比
电磁及
强核力弱好几个
数量级。大部分粒子在一段时间后,都会通过弱相互作用衰变。弱相互作用有一种独一无二的特性——那就是
夸克味变——其他相互作用做不到这一点。另外,它还会破坏宇称对称及CP对称。夸克的味变使得夸克能够在六种“
味”之间互换。
弱力最早的描述是在1930年代,是四
费米子接触相互作用的
费米理论:接触指的是没有作用距离(即完全靠物理接触)。但是现在最好是用有作用距离的场来描述它,尽管那个距离很短。在1968年,电磁与弱相互作用统一了,它们是同一种力的两个方面,现在叫弱电相互作用。
唯一能令
宇称不守恒的相互作用。因此它也是唯一违反CP对称的相互作用。
弱相互作用共有两种。第一种叫“载荷流相互作用”,因为负责传递它的粒子带电荷(W+或W−),β衰变就是由它所引起的。第二种叫“中性流相互作用”,因为负责传递它的粒子,
Z玻色子,是中性的(不带电荷)。
在其中一种载荷流相互作用中,一带电荷的
轻子(例如电子或μ子,电荷为−1)可以吸收一W+
玻色子(电荷为+1),然后转化成对应的
中微子(电荷为0),而中微子(电子、μ及τ)的类型(代)跟相互作用前的轻子一致。
在中性流相互作用中,一夸克或一轻子(例如一电子或μ子)发射或吸收一中性
Z玻色子。例如:
在粒子物理学的
标准模型描述中,弱相互作用与
电磁相互作用是同一种相互作用的不同方面,叫弱电相互作用,这套理论在1968年发表,开发者为
谢尔登·格拉肖、
阿卜杜勒·萨拉姆与
史蒂文·温伯格。他们的研究在1979年获得了
诺贝尔物理学奖的肯定。
希格斯机制解释了三种大质量玻色子(弱相互作用的三种载体)的存在,还有电磁相互作用的无质量
光子。
根据电弱理论,在能量非常高的时候,宇宙共有四种无质量的
规范玻色子场,它们跟光子类似,还有一个复矢量
希格斯场双重态。然而在能量低的时候,规范对称会出现自发破缺,变成电磁相互作用的U(1)对称(其中一个希格斯场有了真空期望值)。虽然这种
对称破缺会产生三种无质量玻色子,但是它们会与三股光子类场融合,这样
希格斯机制会为它们带来质量。这三股场就成为了弱相互作用的W+、W−及Z玻色子,而第四股规范场则继续保持无质量,也就是电磁相互作用的光子。