弱相互作用是 四种基本力之一,其余三种分别为强核力、电磁力和万有引力。它是一种非接触力,由W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起,作用距离非常短,通常在10^-18米范围内。弱相互作用影响所有费米子,即所有自旋为半奇数的粒子,例如电子、中微子和夸克。
弱相互作用的主要特点包括:
作用距离极短:
由于W及Z玻色子比质子或中子重得多,弱相互作用的作用距离非常短,大约为10^-18米。
强度较弱:
弱相互作用比电磁及强核力弱好几个数量级,强度在四种相互作用中排第三位。
影响费米子:
弱相互作用会影响所有费米子,包括电子、中微子、μ子及其反粒子,以及某些介子和超子。
导致粒子衰变:
弱相互作用是许多放射性衰变过程的原因,例如β衰变,其中质子转变为中子并释放一个电子。
破坏对称性:
弱相互作用会破坏空间反射、电荷共轭和时间反演的对称性,这些对称性在强相互作用下是守恒的。
夸克味变:
弱相互作用具有独一无二的特性,即夸克味变,使得夸克能够在六种“味”之间互换。
弱相互作用在宇宙中扮演着重要角色,例如在恒星内部的氢聚变过程中,弱相互作用启动并维持核反应的进行。此外,弱相互作用还与电磁相互作用统一,形成了弱电相互作用,这在1968年由阿伯达斯·萨拉姆和史蒂芬·温伯格提出,并在1983年通过实验观测得到了验证。
综上所述,弱相互作用是一种基本力,具有独特的性质和作用机制,对粒子物理学和宇宙学有着深远的影响。