SLABÁ INTERAKCE
Základní informace
Trocha historieSlabá interakce byla poprvé poznána u β rozpadu neutronu. Od té doby bylo pozorováno mnoho rozpadů částic ovládaných slabou interakcí. Jde o rozpady s relativně velmi dlouhými poločasy (odtud název slabá interakce) od 10–15 s do dlouhých hodin a týdnů. Interakce působí na značné množství částic (na všechny leptony a kvarky a samozřejmě částice z kvarků složené). Nepůsobí na intermediální částice. V roce 1956 byly pozorovány slabé rozpady K+ mezonů, které nezachovávaly pravolevou symetrii. Tento závažný fakt byl ověřen laboratorním experimentem s β rozpadem kobaltu Co 60 v roce 1957 (experiment navrhli Tsung D. Lee a Chen N. Yang a provedla ho Chien-Shiung Wu z Kolumbijské university). Tak bylo poprvé přímo detekováno narušení P symetrie. V roce 1964 (James W. Cronin, Val L. Fitch, NC 1980) byly pozorovány rozpady levotočivého K0L mezonu na piony π+ a π–, které sice málo, ale přece jen narušují i CP symetrii. Veškeré tyto experimenty znamenaly první poznávání zákonů slabé interakce.
V šedesátých letech byly navrženy první teorie slabé interakce, které postupně vedly k vybudování teorie založené na SU(2) symetrii. Teorie slabé interakce se nazývá kvantová flavourdynamika, zkratku má QFD (Quantum Flavour Dynamics). „Flavour“ česky znamená vůni, jde tedy o teorii postavenou na symetrii vůně při slabé interakci, symetrii SU(2). Při slabé interakci dochází k výměně intermediálních vektorových bosonů W+, W–, Z0. Tyto částice teoreticky předpověděli S. Weinberg, A. Salam a S. L. Glashow, kteří jsou autory jednotné teorie elektromagnetické a slabé interakce (elektroslabé interakce). Za tuto práci obdrželi Nobelovu cenu v roce 1979. Částice objevil v Evropském středisku jaderného výzkumu CERN C. Rubbia na přelomu roku 1983 a 1984. Za jejich objev obdržel Nobelovu cenu spolu s konstruktérem zařízení S. van der Meerem v roce 1984. Detaily naleznete na stránce věnované elektroslabému sjednocení. V době, kdy Weinberg, Salam a Glashow zformulovali teorii elektroslabé interakce, byly známy jen první tři kvarky (d, u, s). Z jejich teorie bylo zřejmé, že by měl existovat ještě čtvrtý kvark (c), který bude v rámci vůně spárován do dubletu s podivným kvarkem (s). Předpověděli tak nejenom polní částice slabé interakce, ale i existenci čtvrtého kvarku. Ten byl objeven v roce 1975 jako vázaný stav cc (částice J/ψ)
Feynmanovy diagramyZákladní diagramy se skládají z leptonové či kvarkové linie, vrcholu a linie intermediální částice W+, W– nebo Z0. Na rozdíl od elektromagnetické interakce máme nyní diagramy dvou typů. První je podobný jako v elektromagnetické interakci. Částice Z0 neodnáší žádný elektrický náboj (hovoříme o tzv. neutrálních tocích). Částice kvarkové či leptonové linie pokračuje za vrcholem. Jiná situace ale nastane, je-li polní částicí W+ nebo W–. Tyto částice přináší do či odnáší z vrcholu elektrický náboj. Z hlediska slabé interakce jde sice pořád o jednu částici (SU(2) symetrie), ale z hlediska elektromagnetické interakce se horní částice dubletu (dvojice částic se stejnou vůní) stává dolní či naopak
Vhodnou deformací těchto tří základních diagramů již v prvním řádu dostáváme značné množství možností. Povšimněte si, že z hlediska slabé interakce se elektron a jeho neutrino (nebo kvark down a up) chovají v nabitých tocích jako jediná částice. V následujících diagramech je jen část z mnoha možností diagramů prvního řádu:
Typické slabé procesy
|