இயற்பியலில் பலவீனமான தொடர்பு என்ன?

பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்து விஷயங்களையும் நிர்வகிக்கும் நான்கு அடிப்படை சக்திகளில் ஒன்றும் பலவீனமான தொடர்பு ஆகும். மற்ற மூன்று ஈர்ப்பு, மின்காந்தவியல் மற்றும் வலுவான தொடர்பு. மற்ற படைகள் ஒன்றிணைந்தாலும், பலவீனமான சக்திகள் தங்கள் அழிவில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.

வலுவான தொடர்பு என்பது வலுவற்ற விடயமல்ல, ஆனால் மிகச் சிறிய தூரத்தில்தான் அது செயல்படுகிறது. சக்தி ஒரு subatomic மட்டத்தில் செயல்படுகிறது மற்றும் நட்சத்திரங்கள் ஆற்றல் வழங்கும் மற்றும் உறுப்புகள் உருவாக்கும் ஒரு தீர்க்கமான பங்கு வகிக்கிறது. பிரபஞ்சத்தில் உள்ள இயற்கை கதிர்வீச்சின் பெரும்பகுதிக்கு இதுவே பொறுப்பு.

பெர்மி கோட்பாடு

1933 ஆம் ஆண்டில் இத்தாலிய இயற்பியலாளர் என்ரிகோ ஃபெர்மி ஒரு பீட்டா சிதைவை விளக்கும் ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்கியுள்ளார் - ஒரு புரோட்டானுக்கு ஒரு நியூட்ரான் மாற்றுதல் மற்றும் எலக்ட்ரான் இடம் மாற்றும் செயல்முறை, இது அடிக்கடி இந்த பீட்டா துகள் என குறிப்பிடப்படுகின்றது. அவர் ஒரு புதிய வகை சக்தியை வரையறுத்தார், இது பலவீனமான தொடர்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது சிதைவுக்கு காரணம், ஒரு புரோட்டானுக்கு ஒரு நியூட்ரான் மாற்றத்தின் அடிப்படை செயல்முறை, ஒரு நியூட்ரினோ மற்றும் ஒரு எலக்ட்ரான், பின்னர் ஒரு antineutrino என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.

பெர்மி முதலில் பூஜ்யம் தூரம் மற்றும் பிடியில் இருந்தது என்று கருதப்பட்டது. இரண்டு துகள்கள் தொடர்பு கொண்டு வர வேண்டும், அதனால் படை வேலை செய்தது. அன்றிலிருந்து, பலவீனமான தொடர்பு உண்மையில் ஒரு கவர்ச்சியான சக்தியாக உள்ளது, அது புரோட்டான் விட்டம் 0.1% க்கு சமமாக மிகவும் குறுகிய தூரத்தில் உள்ளது.

மின்னோட்ட வலிமை

கதிரியக்க சிதைவுகளில், ஒரு பலவீனமான சக்தி மின்காந்த ஒரு விட 100,000 மடங்கு சிறியதாக உள்ளது. இருப்பினும், அது மின்னாற்பகுப்புக்கு இணையாக சமம் என்று இப்போது அறியப்படுகிறது, இந்த இரு வேறுபட்ட நிகழ்வுகள் ஒற்றை மின்முனை சக்தியின் வெளிப்பாடுகளை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துவதாக நம்பப்படுகிறது. 100 GeV க்கும் மேலே உள்ள ஆற்றலில் அவர்கள் இணைந்திருப்பதை இது உறுதிப்படுத்துகிறது.

சில நேரங்களில் பலவீனமான தொடர்பு மூலக்கூறுகளின் சிதைவில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது என்று கூறப்படுகிறது. எவ்வாறாயினும், உட்புற மூலோபாயப் படைகள் ஒரு மின்னோட்ட இயல்பு கொண்டவை. அவர்கள் வான் டெர் வால்ஸ் கண்டுபிடித்தனர் மற்றும் அவரது பெயர் தாங்க.

நிலையான மாதிரி

இயற்பியலில் பலவீனமான தொடர்பு என்பது நிலையான மாதிரியின் ஒரு பகுதியாகும் - அடிப்படை துகள்களின் கோட்பாடு, இது விஷயத்தின் அடிப்படையான கட்டமைப்பை விவரிக்கும், நேர்த்தியான சமன்பாடுகளின் தொகுப்பைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த மாதிரி படி, அடிப்படை துகள்கள், அதாவது, சிறிய பகுதிகளாக பிரிக்க முடியாது என்ன, பிரபஞ்சத்தின் கட்டுமான தொகுதிகள்.

அத்தகைய துகள் ஒன்று குவார்க் ஆகும். விஞ்ஞானிகள் ஏதோ குறைவாக இருப்பதை எதிர்பார்க்கவில்லை, ஆனால் அவர்கள் இன்னும் தேடுகிறார்கள். ஆறு வகைகள் அல்லது குவார்க்குகளின் வகைகள் உள்ளன. அதிகரித்து வரும் வெகுஜன அடிப்படையில் அவற்றை நாம் வைக்கிறோம்:

• மேல்;
• குறைந்த;
• நாட்டின்;
• மகிழ்ச்சியான;
• அழகான;
• உண்மை.

பல்வேறு சேர்க்கைகளில், அவை பல்வேறு வகையான துணைமண்டல துகள்களை உருவாக்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் - அணுக்கருவின் பெரிய துகள்கள் - மூன்று குவார்க்குகளின் ஒருங்கிணைப்பாளர். இரண்டு மேல் மற்றும் கீழ் புரோட்டான் உள்ளன. மேல் மற்றும் இரண்டு குறைந்த வடிவம் ஒரு நியூட்ரான். குவார்க்கின் தரத்தை மாற்றுதல் புரோட்டானை ஒரு நியூட்ரான் என்று மாற்றியமைக்கலாம், இதனால் ஒரு உறுப்பு மற்றொரு இடத்திற்கு மாறும்.

மற்றொரு வகை அடிப்படை துகள்கள் ஒரு போஸான். இந்த துகள்கள் பரிமாற்றத்தின் கேரியர்களாக இருக்கின்றன, அவை ஆற்றல் துளைகள் கொண்டவை . ஃபோட்டான்கள் போஸான் ஒரு வகை, gluons மற்றொரு உள்ளன. இந்த நான்கு படைகள் ஒவ்வொன்றும் பரிமாற்றத்தின் திசையன்களின் பரிமாற்றத்தின் விளைவாகும். வலுவான தொடர்பு ஒரு gluon மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மற்றும் ஒரு photon மூலம் மின்காந்த ஒற்றுமை. Graviton கோட்பாட்டளவில் ஈர்ப்பு விசை ஒரு கேரியர், ஆனால் அது காணப்படவில்லை.

W மற்றும் Z போசன்கள்

பலவீனமான தொடர்பு W மற்றும் Z போஸான்களால் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த துகள்கள் நோபல் பரிசு வென்றவர்கள் கடந்த நூற்றாண்டின் 60 களில் நோபல் பரிசு வென்றவர்கள் ஸ்டீவன் வெயின்பெர்க், ஷெல்டன் சலாம் மற்றும் அப்துஸ் கெலெஷா ஆகியோரால் முன்னறிவிக்கப்பட்டனர், 1983 ஆம் ஆண்டில் அணு ஆராய்ச்சிக்கான CERN இன் ஐரோப்பிய அமைப்பு அவர்களால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

W- போஸன்கள் மின் கட்டணம் வசூலிக்கப்படுகின்றன மற்றும் குறியீடுகள் W ⁺ (சாதகமாக விதிக்கப்படும்) மற்றும் W ^- (எதிர்மறையாக விதிக்கப்படும்) குறியீடுகள் குறிக்கப்படுகின்றன. தி-போஸன் துகள்கள் கலவை மாற்றும். மின்னாற்றல் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட W- போஸன் மூலம், ஒரு பலவீனமான சக்தியானது குவார்க் தரத்தை மாற்றுகிறது, புரோட்டானை நியூட்ரான் அல்லது நேர்மாறாக மாற்றுகிறது. இந்த அணுக்கரு இணைவு ஏற்படுகிறது மற்றும் நட்சத்திரங்கள் எரிக்கிறது.

இந்த எதிர்வினையானது, சூறாவளிப் பகுதிகள், தாவரங்கள், மனிதர்கள் மற்றும் பூமியிலுள்ள எல்லாவற்றிற்கும் ஒரு கட்டுமானப் பொருளை உருவாக்க சூப்பர்நோவா வெடிப்புகள் மூலம் விண்வெளியில் எறியப்படும் கனமான கூறுகளை உருவாக்குகிறது.

நடுநிலை நடப்பு

Z- போஸன் நடுநிலை மற்றும் ஒரு பலவீனமான நடுநிலை தற்போதைய கொண்டிருக்கிறது. துகள்கள் அதன் தொடர்பு கண்டுபிடிக்க கடினமாக உள்ளது. 1960 களில் W- மற்றும் Z- போஸான்களுக்கான பரிசோதனை தேடல்கள், ஒரு எலெக்ட்ரோமேக்டிக் மற்றும் பலவீனமான சக்தியை ஒரு ஒற்றை எலெலக்ட்லாக்கில் இணைக்கும் ஒரு கோட்பாட்டிற்கு விஞ்ஞானிகளை வழிநடத்தியது. இருப்பினும், இந்த தியரி கேரியர் துகள்கள் எடைக்குரியதாக இருக்க வேண்டும், மற்றும் விஞ்ஞானிகள் கோட்பாட்டளவில் W- போஸான் அதன் குறுகிய எல்லைகளை விளக்கவேண்டியதாக இருக்க வேண்டும் என்று அறிந்தனர். விஞ்ஞானிகள் W இன் வெகுஜன Higgs பொறிமுறை என்று அழைக்கப்படும் ஒரு கண்ணுக்கு தெரியாத பொறிமுறையாகக் கூறினர், இது ஹிக்ஸ் போஸானின் இருப்பை வழங்குகிறது.

2012 ஆம் ஆண்டில் CERN உலகின் மிகப்பெரிய முடுக்கினைப் பயன்படுத்தி விஞ்ஞானிகள் - லார்ட் ஹாட்ரோன் கோலிடர் - ஒரு புதிய துகள் அனுசரிக்கப்பட்டது "ஹிக்ஸ் போஸானுடன் தொடர்புடையது."

பீட்டா சிதைவு

பலவீனமான தொடர்பு, β- சிதைவுகளில் தன்னைத் தோற்றுவிக்கிறது - ஒரு புரோட்டான் ஒரு நியூட்ரான் மற்றும் அதற்கு நேர்மாறாக மாற்றப்படுகிறது. பல நியூட்ரான்கள் அல்லது புரோட்டான்கள் கொண்ட ஒரு கருவில் அவை ஒன்றுக்கொன்று மாறுபடும் போது இது நிகழ்கிறது.

பீட்டா சிதைவு இரண்டு வழிகளில் ஒன்றில் மேற்கொள்ளப்படலாம்:

1. ஒரு மைனஸ் பீட்டா சிதைவு வழக்கில், சில நேரங்களில் β ^- சிதைவு என எழுதப்பட்டு, நியூட்ரான் புரோட்டான், ஆன்டிந்யூரினோஸ் மற்றும் எலக்ட்ரான் ஆகியவற்றில் பிளக்கிறது.
2. அணுக்கரு அணுக்களின் சிதைவுகளில் பலவீனமான இடைமுகம் ஏற்படுகிறது, சிலநேரங்களில் β ⁺ சிதைவு என எழுதப்படுகிறது, ஒரு புரோட்டோன் நியூட்ரான்கள், நியூட்ரினோக்கள் மற்றும் பாஸிட்ரான் ஆகியவற்றில் பிரிக்கப்படும் போது.

அதன் நியூட்ரான்களில் ஒன்று தன்னிச்சையாக ஒரு மைனஸ் பீட்டா சிதைவு மூலம் புரோட்டானாக மாறும் போது அல்லது அதன் புரோட்டான்களில் ஒன்றை தானாகவே β ⁺ சிதைவு வழியாக நியூட்ரான் மாறும் போது உறுப்புகளில் ஒன்று மற்றொருதாக மாறலாம்.

2 எலக்ட்ரான்-ஆன்டினூட்ரினோஸ் மற்றும் 2 பீட்டா துகள்கள் உமிழப்படும் விளைவாக, ஒரு அணுக்கருவில் 2 புரோட்டான்கள் ஒரே நேரத்தில் 2 நொதுமிகளாகவோ அல்லது அதற்கு மாறாகவோ உருவாகும்போது இரட்டை பீட்டா சிதைவு ஏற்படுகிறது. ஒரு கற்பனையான நியூட்ரினோலஸ் இரட்டை பீட்டா சிதைவில், நியூட்ரினோக்கள் உருவாகவில்லை.

மின்னணு பிடிப்பு

எலக்ட்ரான் பிடிப்பு அல்லது கே-கைப்பிடி என்று அழைக்கப்படும் செயல்முறையின் மூலம் புரோட்டான் ஒரு நியூட்ரான் ஆக மாறுகிறது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை பொறுத்து மையக்கருவில் புரோட்டான்கள் அதிக எண்ணிக்கையில் இருக்கும் போது, எலக்ட்ரான், ஒரு விதியாக, உட்கருவில் உள்ள உள் எலக்ட்ரான் ஷெல் இருந்து விழுகிறது. அட்லிட்டலின் எலக்ட்ரானானது தாயின் கருவி மூலம் கைப்பற்றப்படுகிறது, இதன் தயாரிப்புகள் மகள் கருவின்மை மற்றும் நியூட்ரினோ ஆகும். பெறப்பட்ட மகள் கருவின் அணு எண் 1 ஆல் குறையும், ஆனால் மொத்த புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஒரே மாதிரியாகும்.

தெர்மோநியூக்ளிக் எதிர்வினை

வலுவான தொடர்பு அணுக்கரு சிந்தனையில் பங்கேற்கிறது - சூரியனுக்கும், ஹைட்ரஜன் குண்டுகளுக்கும் ஆற்றலை வழங்கும் ஒரு எதிர்வினை.

ஹைட்ரஜன் கலவையில் முதல் கட்டம், இரண்டு புரோட்டான்களின் மோதல் ஆகும், ஏனெனில் அவற்றின் மின்காந்த அலைவரிசைகளின் காரணமாக அவர்கள் அனுபவிக்கும் பரஸ்பர மோதிரத்தை சமாளிப்பதற்கு போதுமான சக்தியைக் கொண்டுள்ளனர்.

இரண்டு துகள்கள் ஒன்றாக நெருக்கமாக இருந்தால், ஒரு வலுவான தொடர்பு அவர்களை பிணைக்க முடியும். இது இரண்டு நொதுமிகளையும் இரண்டு புரோட்டான்களையும் கொண்ட நிலையான வடிவத்தில் ( ⁴ ஹீ), இதற்கு மாறாக, இரண்டு புரோட்டான்களை கொண்ட ஒரு கருவி கொண்ட ஒரு நிலையற்ற ஹீலியம் ( ² ஹீ) உருவாக்குகிறது.

அடுத்த கட்டத்தில், ஒரு பலவீனமான தொடர்பு விளையாட்டுக்குள் நுழைகிறது. புரோட்டான்கள் அதிகமாக இருப்பதால், அவர்களில் ஒருவர் பீட்டா சிதைவுக்கு உட்படுகிறார். இதற்குப் பிறகு, மற்ற எதிர்வினைகள், இடைநிலை உருவாக்கம் மற்றும் இணைவு ஆகியவை ³ அவர், இறுதியில் ஒரு நிலையான ^{4 ஐ உருவாக்குகிறார்} .