| 弱力 | |||||
| 拼音： | |||||
| 解釋： | 1.力量單薄;能力不強的人。 | ||||
弱力
在基本粒子之間還存在另一種短程相互作用力，弱力的作用距離比強力更短，作用力的強度也比強力小得多，弱力在β衰變中起重要作用，β衰變中放出電子和中微子，電子和中微子之間只有弱力作用。弱力也存在其它基本粒子之間。
β衰變-內部結構模型表 上表註解: 強子(夸克)與輕子的大統一：
一.v中微子與u上夸克互為轉換,e-電子與d下夸克互為轉換。
v-反中微子與u-反上夸克互為轉換,e+正電子與d-反下夸克互為轉換。
e-電子(上表1號)加v-反微中子(上表2號),合成W-弱玻色子-易衰變逃逸
《W-弱玻色子-衰變逃逸,即中子衰變為質子(β-衰變);W-弱玻色子-疊加壓回,即質子衰變回中子(β+衰變-能量需大於1.022MeV)》
(見上表n中子第一族1號及2號夸克)
β衰變放出電子和中微子-結構模型圖神秘的射線
1895年，德國的一位物理學家威廉·康德拉·倫琴發現置於真空放電管附近的密封底片，雖然沒有暴露在光線下，但卻變成了灰色。倫琴斷定，放電管內一定存在著能穿透底片的“光線”。他抓住這一現象追蹤下去，並將塗有鉑氰酸鉀磷光質的螢幕，置於放光管附近，螢幕閃閃發光。他又將金屬厚片置於放電管和磷光屏中間，螢幕後便出現了金屬的陰影。倘使再換上輕質的薄鉛片或木片，螢幕幾乎看不到這種陰影。當用這種射線來觀察人體時，更為神奇的現象發生了：活龍活現的人體在螢幕後除剩下骷髏般的骨骼外，其它的一切都不見了！
無獨有偶，繼神秘的X射線發現之後，1896年，法國的亨利·貝克勒爾，想起了有一種天然鈾鹽礦石，經太陽曝曬之後，在暗室中觀察，礦石會發出一種淺綠色的螢光。他為了考察新發現的X射線，將一塊天然鈾鹽礦石放在一張用黑紙包起來的照相底片上，打算放在太陽下曝曬，看底片是否也會像X射線那樣感光。十分不巧，天氣陰雨，貝克勒爾只得把底片連同礦石一起鎖在不見光的抽屜里，並無意地在底片上放了一把鑰匙，許多天過去了，貝克勒爾靈機一動，不妨把這張底片也衝出來看看。又一樁神奇的現象出現了：底片早已感光了，還呈現出一把鑰匙的清晰陰影。進一步考察表明，這種射線是一種新的、穿透力也很強的射線。
1900年，居里夫婦開始有系統地從元素、化合物、天然礦物中尋找這種效應。他們從瀝青鈾礦和其它幾種含鈾礦物中，發現了比鈉鹽更為活躍的元素。居里夫人和貝蒙特合作，從瀝青鈾礦中製取了放射性元素鐳。另幾位學者還發現了釙和錒。
β射線(即負自由電子)-內部結構模型圖這一連串的新奇發現，引起了科學家們的震驚和注意。原來，原子量很大的元素，幾乎都具有放射性。經過一段研究之後，人們才弄清了放射出來的射線具有三種不同的成分：一種叫α射線，這是由兩個質子和兩個中子組成的、質量為氫原子質量四倍的正粒子流；一種是β射線，也就是貝克勒爾發現的射線，它其實就是一種電子流；還有一種射線叫γ射線，這是一種比X射線穿透力還要強得多的射線，它是一種不帶電的光子流。
γ射線(光子)-內部結構模型圖物理學家們開始把注意力集中到原子核內部。那些來自原子核深處的神秘射線顯示出：物理學中尚有一塊未被開懇的“處女地”。到底是什麼力量把α、β、γ射線中的粒子從原子核內部拋出來的呢？直到本世紀30年代，人們對原子核內部有了一個初步了解之後，才發現了支配微觀世界規律的，又有一種新的自然力。
費米的弱力理論
原子核-內部結構模型圖從上世紀末開始，人們的視野穿透到了另一個天地——微觀世界。人們弄清了原子是由很小的原子核和繞核鏇轉的電子所組成。隨後，人們又弄清了原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子構成的。還搞清了它們之間的一些變化關係：中子發射一個電子就變成質子；質子又可發射一個正電子變成中子。表面看來，人們已弄清了一些新奇的、微觀粒子的“換身術”。
原子(含電子,質子,中子)-內部結構模型圖中子→質子+電子
質子→中子+正電子
天然的β衰變，正是原子核內的中子放出電子，衰變成一個質子的現象。當人們想進一步弄清β衰變時，物理學竟在微觀領域遇上了一場生死存亡的挑戰。按照物理學中最重要的能量守恆定律，β衰變過程中，原子核內部中子衰變成質子而失去的能量，應該等於它所放出的電子帶走的能量。然而，實驗結果表明，電子所帶走的能量，總比原子核應該放出的能量少得多。直接觀測的β衰變過程表明，電子具有從零到某一上限的不同動能。這說明原子核所失去的能量並不恆等，有多有少。物理學家們為此提出了種種假設，但都無法解釋這樁怪事。
正在這個緊要關頭，在玻爾領導的哥本哈根理論物理研究所里，有位大膽的青年物理學家泡利，於1933年提出了一個嶄新的理論：在微觀世界，確實存在著一個“竊能賊”，把原子核內釋放的一部分能量偷走了。泡利假設：它可能不帶電，質量也非常小，同周圍的相互作用力很弱，所以就不知不覺地從測量儀器下溜走了。
恩里科·費米緊緊抓住泡利關於“中微子”的假設，繼續向縱深思索：如果中微子真的存在，那么，在原子核里出現的β放射性行為，就可以解釋為這樣一個道理：原子核中的中子在衰變成質子的過程中，不僅是放出一個電子，同時還放出一個中微子。這就是說，前面所講的那種“換身術”不對，正確的方法應是：
中子→質子+電子+中微子
究竟是一種什麼力促使這種變化呢？仔細分析，電磁力不可能產生這個過程，因為電磁力的傳遞者是光子，而在這種衰變中沒有光子參加。費米作了一個大膽的嘗試，他假定：從質子到中子的衰變過程，是由於自然界中某種新的力引起的。經過一番琢磨，費米得出了幾個新穎奇特的結論：
1.這個力要比電磁力弱10的11次方倍，但比萬有引力要強得多；
2.這個力只能發生在四個自鏇為二分之一的基本粒子之間；
3.這個力的作用力程非常短，幾乎為零，即參與相互作用的粒子彼此一離開，力就迅速地消失了。
弱力沒有本領把任何粒子束縛在一個較複雜的體系中，它只存在於一些粒子發生衰變和浮獲的一瞬間，粒子之間一離開，弱力馬上就消失。
人們認為自然界果真是存在著一種新的自然力——弱力。費米也因創立了弱力理論而聞名天下，他的理論得到了舉世公認。
奇異的K介子
介子-內部結構模型圖繼1956年發現中微子之後，1957年人們又弄清了弱力還有一個奇怪的脾氣。事情發生在一種叫K介子的基本粒子身上。1949年，科學家第一次在宇宙射線的照片中，看到一種奇異的粒子，四年之後，用強大的加速器又人為地獲得了這種粒子，後來把它命名為K介子。K介子有四種，其中兩種分
介子為奇異粒子，其原意是，這類粒子產生的時間非常短，約只有10-24秒；但平均壽命則一般在10-10秒以上，相對來講又很長。
說起K介子之奇異，還有它另一段很不平凡的經歷。1955年前後，圍繞著奇異的K介子，物理學上發生了一樁大疑案，當時物理學家發現有兩種K介子：一種衰變成兩個π介子；一種衰變成三個π介子。為了區別它們，便將前者命名為θ介子，後者命名為τ介子。θ和τ介子除了衰變的差別之外，其它性質幾乎一模一樣。假如認為θ介子和τ介子是同一種粒子，只不過具有兩種衰變方式，那么，就要動搖現代微觀物理學中一條神聖的基本定律——宇稱守恆定律。
宇稱守恆定律是關於微觀粒子體系的運動或變化的、具有左右對稱性的定律。微觀粒子體系在發生某種變化過程時，如核反應、基本粒子的產生和衰變等，其變化前的總宇稱（其值為+1或-1）必須等於變化後的總宇稱。其物理意義是：粒子體系和它的“鏡像粒子”體系都遵從同樣的運動變化規律。這條定律後來被李政道和楊振寧所打破，證實基本粒子的弱相互作用中，宇稱並不守恆。
中間玻色子理論
中間玻色子-內部結構模型圖在已經發現的自然力中，弱力是最獨特的一種，費米理論在解釋弱作用過程中，儘管得到成功；但他提出：弱力只發生在基本粒子直接接觸的一霎那間。很多物理學家不喜歡弱力的這種脾氣，他們總是致力於追求大自然的和諧統一。
50年代末，李政道、費曼和蓋爾曼等人，提出了一種新的理論——荷電中間玻色子理論。這種理論的建立，在相當大的程度上是基於電磁理論的啟發。從中間玻色子理論來看，弱力和電磁力之間，只要把“電荷”換成“弱荷”，把“電流”換成“弱流”，把傳遞電磁力的“光子”換成傳弱遞力的“中間玻色子”，就立即可以得到有關弱力理論的新概念。弱力被描寫成交換一種叫中間荷電玻色（這種中間荷電玻色子記作W±粒子）的過程，根據測不準關係，作用力的力程與交換的粒子的質量成反比。（測不準關係即一個微觀粒子和某些成對的物理不可能同時具有確定的數值，其中一個量愈確定，則另一個量的不確定程度就愈大。）電磁力和引力的作用力程為無限大，被交換的光子和猜想的引力子的質量為零。而弱力的作用力程如此之短（小於10-15厘米），那么，被交換的W±粒子的質量必然很大。理論計算出這種粒子的質量，約為質子質量的75倍，為幾十億電子伏。
正因為中間玻色子太重，現在的高能加速器很難把它產生出來，弱力的中間玻色理論，和費米理論一樣，也可以用來解釋基本粒子中的弱過程，並且很難區分哪一種理論更好些。
