轻子与电弱力

弱相互作用(the weak force)

弱相互作用是大自然四种基本力中的第三种,也是负责'改变'的那一种。电磁力主要负责推拉,强相互作用主要负责束缚,而弱相互作用让一种粒子变成另一种粒子。它是放射性原子核能够转变的原因,是太阳能把氢烧成氦的原因,也是唯一能触及那难以捉摸的中微子的力。

弱相互作用的特别之处在于它能改变粒子的身份。通过弱相互作用,中子可以变成质子,下夸克可以变成上夸克,缪子可以变成电子。它的做法是在相关粒子之间传递一个沉重的载体粒子——W 玻色子或 Z 玻色子。由于这些载体非常重(大约是质子质量的 85 到 95 倍),弱相互作用只能伸及极其微小的距离,在我们通常接触的尺度上作用十分微弱,这正是它被称为'弱'的原因。

尽管微弱,弱相互作用却不可或缺。没有它,为太阳供能的反应链甚至无法启动,恒星和超新星内部锻造的化学元素无法形成,放射性也不会存在。在现代理论中,它其实根本算不上一种独立的力:在高能下,它与电磁力合并成单一的电弱相互作用,这是 20 世纪物理学最伟大的统一之一。

太阳之所以发光,靠的就是弱相互作用。它的第一步、也是最慢的一步,是把两个质子聚合成一个氘核,这需要其中一个质子变成中子——一次弱相互作用的转变。正是这一步迟缓而稀有,才决定了太阳的节奏,让它得以稳定燃烧数十亿年。

弱相互作用扼住了太阳聚变的速度,才有了它漫长而稳定的寿命。

'弱'指的是它在日常距离上作用多么微弱,而非它无足轻重;在极高能量下,它的内在强度与电磁力相当。

又称
weak interactionweak nuclear force弱力弱核力