Предыдущая статья: 2. Фундаментальное сильное ядерное взаимодействие. Части 1 и 2.
Современная физика так описывает слабое взаимодействие:
«Слабое взаимодействие – это фундаментальное взаимодействие между элементарными частицами, ответственное за бета-распад атомных ядер, медленные распады частиц и протекание термоядерного синтеза в звездах. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия - сильное и электромагнитное, характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвёртого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного. Слабое взаимодействие является короткодействующим — оно проявляется на расстояниях, приблизительно в 1000 раз меньше размеров протона, характерный радиус взаимодействия 2⋅10−18 м».
Рассмотрим процессы, происходящие при слабом взаимодействии.
Вначале напомним структуру окружающего пространства. Пространство Вселенной одинаково во всем своем бесконечном объеме, как говорят научно – изотропно. Оно состоит из одинаковых мельчайших объемов в виде шестигранных сот, плотно прижатых друг к другу. Каждая сота пространства содержит одну силу силового поля и малое энергетическое поле, состоящее из электронов.
Любое ядро атома, появившееся в этом пространстве, силами силового поля выталкивается в такие места, где меньше напряженность этих сжатых сил. Это места, где соединяются три силы, то есть в места, где соединяются три соты пространства.
Ядра атомов состоят из нуклонов - протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны в ядрах атомов удерживаются ядерными силами, которые представляют собой большие силы, действующие на малых расстояниях. Эти силы рассмотрены в статье «Фундаментальное сильное ядерное взаимодействие».
Вид химического элемента определяется количеством протонов в ядре атома. Количество нейтронов в ядре может быть больше или меньше количества протонов. Энергия связи нуклонов в ядрах зависит от количества нейтронов в ядре. Сильную связь между собой образуют пары протон+нейтрон. В среднем, ядра, в которых количество протонов равно количеству нейтронов, то есть ядра, состоящие только из пар протон+нейтрон, являются устойчивыми. Детальные исследования показали, что с ростом массового числа ядер, область устойчивости сдвигается в сторону ядер, у которых нейтронов больше, чем протонов.
Ядра атомов находятся в постоянном движении в пространстве. Двигаясь через слои пространства, ядра раздвигают и деформируют сжатые между собой силы силового поля и электроны энергетических полей, тем самым повышая напряженность сил силового поля. Силы силового поля уравновешивают пространство, между находящимися в нем материальными частицами, изменяя напряженность сил. При повышенной напряженности сил в окружающем ядро пространстве, нейтроны и протоны, имеющие слабую связь в ядре, могут изменить свое положение в ядре и даже отделиться от ядра.
Процесс, при котором один из нуклонов изменяет свое положение в ядре, назван бета-распадом. Бета-распад - тип распада, изменяющий заряд ядра на единицу без изменения массового числа. Традиционно к бета-распаду физики относят распады двух видов, которые описывают следующим образом:
1.«бета-минус-распад», β−-распад, при котором слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон с испусканием виртуального W- бозона, который, в свою очередь, распадается на электрон и антинейтрино, при этом нисходящий d-кварк превращается в восходящий u-кварк.
2. «бета-плюс-распад», β+-распад, при котором слабое взаимодействие в ядре превращает протон в нейтрон, позитрон и нейтрино. В отличие от β−-распада, β+-распад не может происходить вне ядра.
Кроме β− и β+-распадов, к бета-распадам относят так же электронный захват, при котором протон внутри ядра атома захватывает электрон из своей электронной оболочки, они взаимодействуют и превращаются в нейтрон (верхний кварк превращается в нижний кварк), и испускается электронное нейтрино.
Рассмотрим, что в действительности происходит в пространстве при бета-распаде.
Протоны и нейтроны являются точечными плотными материальными частицами. Их размер очень мал. В пространстве они всегда находятся в местах, где соединяются три соты пространства, и движутся между трех сил силового поля и между электронов энергетических полей. В современной Стандартной модели элементарных частиц эти три силы и электроны воспринимаются как три кварка и глюоны, принадлежащие протону или нейтрону. В действительности, силы силового поля и электроны энергетических полей принадлежат окружающему пространству, но не протону или нейтрону.
Протон и нейтрон – это одинаковые вихри, но в пространстве они находятся в перевернутом положении относительно друг друга, поэтому имеют противоположные направления своих вращений. Протон имеет правое вращение кольца, а электроны энергетических полей – левое вращение кольца. Поэтому при движении протона через электроны энергетических полей, силы силового поля прижимают электроны к протонам, управляя протонами. Время жизни одиночно находящегося в пространстве протона очень велико и сопоставимо со временем существования самой Вселенной.
Вихрь нейтрона имеет левое вращение кольца, как и электроны энергетических полей в сотах пространства. При движении нейтрона в пространстве силы силового поля отталкивают электроны энергетических полей от нейтрона. Поэтому положение нейтрона в пространстве становится не устойчивым. Время жизни нейтрона, одиночно находящегося в пространстве ограничено. Постепенно он будет перевернут в пространстве и превращен в протон.
Бета-распад нейтрона – это процесс, при котором нейтрон переворачивается в пространстве и превращается в протон. Этот процесс производит одна из трех сил, между которыми находился нейтрон. Эта сила наблюдается в виде W- бозона, который выполнив свою работу, как бы исчезает. То есть один из d-кварков нейтрона превращается в восходящий u-кварк. Возможно, что в этот момент происходит закручивание окружающих мельчайших частичек материального вещества с образованием электрона, а так же остается след в пространстве от этого процесса в виде появления антинейтрино.
Если бета-распад одного из нейтронов происходит в ядре атома, то образуется новый химический элемент, следующий по таблице Менделеева, у которого количество протонов в ядре на один больше, чем исходного.
Возможно, что при бета-распаде нейтрона, образование нового электрона не происходит. Для перемещения ядер атомов в пространстве, силы силового поля связывают каждый протон ядра с электронами энергетических полей. Просто при перемещении ядер с большим количеством протонов участвует большее количество сот пространства, окружающих ядро, с их электронами энергетических полей.
Бета-распад протона – это процесс, при котором протон переворачивается в ядре атома и превращается в нейтрон. Этот процесс производит одна из трех сил, между которыми находилось ядро атома, один из протонов которого перевернулся в ядре, превратившись в нейтрон. Эта сила наблюдается в виде W+бозона, который, выполнив свою работу, исчезает. Возможно, что в этот момент происходит закручивание окружающих мельчайших частичек материального вещества с образованием позитрона, а так же остается след в пространстве от этого процесса в виде появления нейтрино. При этом, один из u-кварков превращается в d-кварк. Позитрон аннигилирует с электроном, превращаясь в энергию. То есть, электрон и позитрон, имея противоположные направления своих вращений, раскручивают друг друга.
Образуется новый химический элемент, предыдущий по таблице Менделеева, у которого количество протонов в ядре на один меньше, чем первоначального.
Возможно, что при бета-распаде протона, образование позитрона не происходит. При перемещении ядер с меньшим количеством протонов участвует меньшее количество сот пространства, то есть меньше электронов.
Таким образом, когда протон и нейтрон являются частями атомного ядра, процессы бета-распада, не меняя число нуклонов в ядре, превращают один химический элемент в другой, соседний по таблице Менделеева.
Слабое взаимодействие может приводить и к распаду массивных частиц на более лёгкие. Такой вид распада носит название слабого распада.
Ядра тяжелых химических элементов, имея большой объем, сильно сжимают и деформируют и силы силового поля и электроны энергетических полей. Напряженность сил возрастает. Если напряженность сил пространства, окружающих ядро, становится больше ядерных сил связи между протонами и нейтронами ядра, возможен распад массивных ядер на более мелкие частицы.
То есть пространство является как бы ситом для двигающихся ядер атомов. Силы силового поля как бы просеивают ядра атомов, проверяя силы связи частиц внутри ядра, и уравновешивают пространство между рядом находящимися материальными частицами.
Одиночные протоны и нейтроны, находящиеся в пространстве, силами силового поля могут присоединяться к ядрам атомов, изменяя количество протонов и нейтронов в ядрах.
Так же именно слабым взаимодействием обусловлено протекание термоядерной реакции, являющейся основным источником энергии большинства звезд, включая Солнце, — реакции синтеза гелия-4 из четырёх протонов с испусканием двух позитронов и двух нейтрино. Первая, самая медленная стадия термоядерного синтеза очень сильно зависит от величины слабого взаимодействия.
Таким образом, слабое взаимодействие рассматривает процессы, изменяющие структуру ядер атомов при их движении в пространстве. При этом, все изменения осуществляются силами силового поля. В слабом взаимодействии эти силы названы W+, W- или Z –бозонами.
Продолжение смотри в следующей статье.
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал.