L'interazione debole, chiamata anche forza debole o forza nucleare debole, è una delle quattro forze fondamentali dell'universo. È portata da particelle note come bosoni W e Z, che sono bosoni di gauge. La forza debole causa il decadimento beta, una forma di radioattività. A livelli di energia estremamente alti, la forza di interazione debole e l'elettromagnetismo cominciano ad agire allo stesso modo, e questo è chiamato interazione elettrodebole.
Interazione debole
Decadimento beta
Il decadimento beta è ciò che gli scienziati chiamano un neutrone che si rompe, in contrasto con il decadimento alfa dove un atomo si rompe. Questi tipi di decadimento sono più comunemente conosciuti come decadimento radioattivo. In un decadimento beta un neutrone si rompe in un protone, un elettrone e un neutrino. Tuttavia, questo non è un quadro completo, c'è un passo intermedio. Notate che questo processo conserva la carica totale. Le leggi di conservazione sono molto importanti quando si calcolano i possibili risultati di queste interazioni.
Con maggiori dettagli, il decadimento beta inizia con un neutrone, che è fatto di un quark up e due quark down. Poiché i quark up hanno una carica di +2/3, e ogni quark down ha una carica di -1/3, il risultato è che 2/3 -1/3 -1/3 = 0 carica. A causa della forza debole, se ci sono troppi neutroni in un nucleo atomico, uno dei quark down in uno dei neutroni si trasforma in un quark up. Questo cambierebbe la carica del neutrone da 0 a (2/3 +2/3 -1/3) = 1. Da questo, il neutrone non è più un neutrone, ma effettivamente un protone (una particella con una carica di +1).
In uno strano effetto quantistico, questa trasformazione libera una particella chiamata bosone W. Questo è il bosone di gauge (particella portatrice di forza) della forza debole. Stranamente, il bosone W ha una massa circa 80 volte quella di un neutrone. Questo genere di cose accade molto spesso in meccanica quantistica, ma segue la conservazione dell'energia perché avviene così rapidamente. Dopo 3x10-25 secondi, il bosone W si rompe in un elettrone e un elettrone antineutrino. (L'elettrone antineutrino non fa molto). Questo rilascia l'elettrone e fondamentalmente crea un protone da un neutrone.