
四种基本力之一,是四种基本力中作用距离最短的力。
弱相互作用是唯一能引起味变的基本力,也是唯一不形成束缚态的力,而重力、电磁力和强核力分别在天文、原子、原子核的尺度下产生束缚态[1]。如果把组成物质定义为形成束缚态的话,弱相互作用并不起什么作用。
那弱相互作用具体有什么效果呢?主要表现为β衰变,最早发现也最常见的是中子的β−衰变,即自由中子不能稳定独立存在,会以约10分钟的半衰期的发生β−衰变,从中子变为质子、并产生电子和中微子。
β−衰变的费曼图如上图所示,n代表中子p代表质子。β−衰变表达式为 ,因为中子和质子都是夸克组成的,所以也可以写成 即夸克味变(前面提到过弱力是唯一能引起味变的基本力)。
只有在原子核内与质子结合,中子才是稳定的,原子核内的中子一般不会发生β−衰变,但在某些中子数较多的同位素中,衰变仍会发生,例如氢的同位素氚,β−衰变并没被彻底抑制,仍会发生,只是进行速度大幅减慢了,半衰期从约10分钟放缓到了十多年。而在另一些些情况下,中子的β−衰变不仅不能抑制或变慢,反而会大大加速,例如氧19内中子的半衰期从10分钟加快到了约26秒。
再说说质子,质子原本就能稳定存在,但与中子结合后,在原子核内由于弱相互作用也有可能发生衰变,这就是另一种弱力引起的衰变,β+衰变,与中子变为质子相反,β+衰变是质子转化为中子,同时放出正电子和中微子,产生正电子也是β+衰变之所以得名的原因。
除了β衰变外,还有一种弱相互作用导致的质子转化为中子的情况,即电子俘获,也被称为ε衰变,一颗内层电子坠入原子核,和质子结合变成中子,同时放出中微子,表达式为 。
------------还有什么想起来再写吧
[1]Walter Greiner; Berndt Müller. Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. 2009: 2. ISBN 9783540878421.
