الخصائص قوة نووية ضعيفة

الخصائص[عدل]

للقوة النووية الضعيفة خصائصٌ تُميّزها عن القوى الأساسية الأخرى، وهي:
[list="margin-top: 0.3em; margin-right: 3.2em; margin-left: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; list-style-image: none; line-height: 24.32px; color: rgb(37, 37, 37); font-family: arial; font-size: 15.2px; background-color: rgb(255, 255, 255);"]
[*]أنها القوة الوحيدة القادرة على تغيير نكهة الكواركات.

[*]أنها القوة الوحيدة التي تخرق التكافؤ وتستطيع خرق تناظر الشحنة السوية.

[*]تُحمل هذه القوة بوساطة جُسيمات ناقلة تُعرف باسم بوزون مقياس، وتختلف عن بقيّة القوى من حيث أنّ الجسيمات الناقلة لها تكون ذات كتل هائلة، على العكس من بقية الجسيمات الناقلة التي تكون بلا كتلة، ويُمكن تفسير هذه الميّزة في النموذج القياسي بوساطة آلية هيغز.

[/list]
تمتاز هذه الجسيمات الناقلة بقصر أجلها بسبب كتلتها الكبيرة التي تُعادل حوالي 90 غيغا إلكترون فولت/س²، حيث س تمثل سرعة الضوء،^[9] حيث أنّ مدى حياة هذه الجسيمات - التي تُعرف باسم بوزونات دبليو و زد - أقل من 1 × 10^{- 24} ثانية فقط.^[10] للقوة النووية الضعيفة ثابت ربط (وهو مؤشر على قوة التآثر) يتراوح مقداره بين 10^{- 7} و10^{- 6}، بينما يبلغ ثابت ربط التآثر القوي حوالي 1، أما للقوة الكهرومغناطيسية فيبلغ حوالي 10^{- 2}،^[11] وبالتالي فإنّ القوة النووية الضعيفة ضعيفة من حيث القوة.^[12] كما أنّ مدى القوة النووية الضعيفة قصيرٌ جداً (حوالي 10^{- 17} إلى 10^{- 16} متر)،^[12] فعندما تكون المسافة حوالي 10^{- 18}متر تكون قوة القوة النووية الضعيفة مُماثلةً للقوة الكهرومغناطيسية، ولكن على مسافة حوالي 3 × 10^{- 17} متر تكون قوة القوة النووية الضعيفة أضعف بعشرة آلاف مرة من نظيرتها الكهرومغناطيسية.^[13]
تؤثر القوة النووية الضعيفة على جميع الفرميونات في النموذج القياسي، فضلاً عن تأثيرها على بوزون هيغز، حيث أنّ النيوترينوات تتآثر بوساطة الجاذبية والقوة النووية الضعيفة فقط، وهي التي كانت السبب الأساسي في تسمية القوة النووية الضعيفة بهذا الاسم.^[12] لا علاقة للقوة النووية الضعيفة بطاقة الارتباط، بَيْد أنّ الجاذبية تُشكّل مصدراً لهذه الطاقة على المستوى الفلكي، والقوة الكهرومغناطيسية على المستوى الذري، والتآثر القوي على المستوى النووي.^[14]
أهمُّ ما يُميّز القوة النووية الضعيفة هو خاصيّتها الأولى المُتمثلة في تغيير نكهات الكواركات. فالنيوترون على سبيل المثال أثقلُ من البروتون، لكنّه لا يستطيع أن يتحول إلى بروتون إلا بتغيير نكهة (نوع) أحد كواركيْه السفليين ليصبح كواركاً علوياً وبذلك يصير بروتوناً، ولا يُمكن أن تتم هذه العملية بوساطة التآثر القوي ولا بوساطة القوة الكهرومغناطيسية، بل تتم بوساطة الاضمحلال الضعيف الذي يتسبب في عدم استقرار جميع الميزونات.^[15] ولولا وجود القوة النووية الضعيفة ما استطاعت الكواركات تغيير نكهاتها، وبالتالي كانت خصائص الكواركات ستُحفظ دون تغيير في جميع التفاعلات. فأثناء عملية اضمحلال بيتا يتحول كوارك سفلي في النيوترون إلى كوارك علوي من خلال إطلاق جسيم افتراضي يُدعى بوزون (W^-)، الذي يتحول بعد ذلك إلى إلكترون ونقيض نيوترينو إلكتروني.^[16]
الاضمحلال الضعيف أقلُّ حصولاً في الطبيعة من القوي أو الكهرومغناطيسي بسبب ضخامة كتلة البوزون، وبالتالي فإنّه أقل سرعة أيضاً. فالبيون المُتعادل على سبيل المثال يضمحلّ كهرومغناطيسياً، لذا فإنّ دورة حياته تُقارب 10^{- 16}ثانية فقط، بينما يعيش البيون المشحون (الذي يضمحلّ بوساطة القوة النووية الضعيفة) قُرابة 10^{- 8} ثانية، أي أطول بمائة مليون مرة من نظيره المُتعادل.^[17] وكذلك يعيش النيوترون الحر (الذي يضمحلّ أيضاً بوساطة القوة النووية الضعيفة) حوالي 15 دقيقة.^[16]