Слабое взаимодействие и терминология

[Stensen]

Всем доброго времени суток. Рассмотрим реакцию, например, распада кварка: $d \to u+e^- + \tilde{\nu} _e $. В книгах пишут, что слабое взаимодействие слабее электро-магнитного, проявляется на расстояниях меньших, чем сильное и, что оно ответственно за, например, бета-распад. Помогите понять, что такое это слабое взаимодействие? Читая про силы, интуитивно хочется про слабое прочитать примерно то же, что и про сильное, что это "некие силы, удерживающие кварки в нуклоне и нуклоны в ядре" и тд, а после этого какие-то пояснения про распад. Но пояснение про ответственность за распад сбивает с толку. Это силы притяжения или отталкивания? И что они притягивают или отталкивают?
P.S. Читаю Окунь "Введение в физику элементарных частиц"

[amon]

Stensen в сообщении #1565295 писал(а):

Помогите понять, что такое это слабое взаимодействие? Читая про силы, интуитивно хочется про слабое прочитать примерно то же, что и про сильное, что это "некие силы, удерживающие кварки в нуклоне и нуклоны в ядре" и тд, а после этого какие-то пояснения про распад. Но пояснение про ответственность за распад сбивает с толку. Это силы притяжения или отталкивания?

Попробую тряхнуть стариной. Взаимодействие характеризуется силой и расстоянием "на котором его видно". Так, электромагнитное и гравитационное взаимодействие слабое по сравнению с внутриядерным, зато дальнодействующее. Поэтому в нашем макроскопическом мире мы только их и видим. Ядерное (сильное) взаимодействие заканчивается на размерах ядра, зато на этих размерах перевешивает вышеупомянутые как бык овцу. Поэтому при расчетах ядра всеми другими взаимодействиями можно пренебречь.

Слабому взаимодействию крупно не повезло. Оно короткодействующее и слабое. Казалось бы мы о нем ничего узнать не можем. Однако, есть такая тонкость. Всякое взаимодействие приводит к появлению сохраняющихся величин. Для электромагнитного это электрический заряд, для сильного это барионный заряд. Из изучения распадов частиц, например нейтрона, выяснилось, что существует еще одна сохраняющаяся величина - лептонный заряд. Для объяснения того, откуда он берется пришлось придумать еще одно взаимодействие - слабое. Проверить эти теоретические изыскания удобнее всего на распадах частиц. Что касается вопроса о том, как устроены слабые силы примитивный ответ - также, как в сильном и электромагнитном, иногда притягиваются, иногда - отталкиваются, от обстоятельств зависит. Только притяжение на эксперименте не увидеть, а отталкивание, вызывающее распад - легко.

[Stensen]

Спасибо, стало понятнее

[Gickle]

amon в сообщении #1565306 писал(а):

Однако, есть такая тонкость. Всякое взаимодействие приводит к появлению сохраняющихся величин. Для электромагнитного это электрический заряд, для сильного это барионный заряд. Из изучения распадов частиц, например нейтрона, выяснилось, что существует еще одна сохраняющаяся величина - лептонный заряд. Для объяснения того, откуда он берется пришлось придумать еще одно взаимодействие - слабое.

Что-то вот эту часть я не совсем понял, если честно. Что барионный, что лептонный заряды к калибровочным взаимодействиям имеют отношение только опосредованное. Да и в рассматриваемом процессе не играют центральную роль, как по мне.

На мой взгляд, более важно в бета-распаде то, что и сильное, и электромагнитное взаимодействия сохраняют кварковый аромат. А вот слабое взаимодействие -- нет. В нём кварки и лептоны участвуют в комбинации слабо-изоспиновых дублетов (например, $(u,d)^T$ или $(\nu_e, e)^T$), что и даёт возможность трансформации $d$-кварка в $u$-кварк. Причём то, что такого рода переход не может быть осуществлён посредством электромагнитного и сильного взаимодействий, можно увидеть уже за счёт сохранения электрического заряда. В самом деле, $d$-кварк имеет заряд $-1/3$, а $u$-кварк имеет заряд $+2/3$. Тогда понятно, что бозон взаимодействия в вершине должен иметь заряд $-1$. Фотоны и глюоны электронейтральны, а потому на эту роль не подходят. А вот в слабом взаимодействии есть заряженные калибровочные бозоны ($W^{\pm}$), из которых $W^{-}$ имеет желаемый заряд $-1$.

P.S. Разумеется, исторически логика была совершенно иная, поскольку на момент наблюдения процесса бета-распада никто ни про какие кварки и глюоны ещё знать ничего не знал.

[zykov]

amon в сообщении #1565306 писал(а):

Поэтому при расчетах ядра всеми другими взаимодействиями можно пренебречь.

Разве?
Вроде распад тяжелого ядра как раз кулоновским отталкиванием объясняется.