Na física de partículas, a força fraca é crucial para alterar os quarks, alterar a estrutura atômica e transmutar os elementos. A força fraca é a força que faz com que os quarks se transformem em diferentes tipos de quarks ou altere a carga de um quark. É uma das três forças fundamentais do Modelo Padrão da física de partículas, ou seja, forças que não podem ser reduzidas a forças menores. No Modelo Padrão da física de partículas, a força fraca é transportada por partículas subatômicas chamadas bósons W e Z.
Transformação de Quark e transformação de elemento
A força fraca converte prótons em nêutrons e vice-versa, convertendo quarks em outros tipos de quarks. Isto é importante porque esta transformação muda os átomos de um elemento para outro. Um próton contém dois quarks up e um quark down. Os nêutrons contêm um quark up e dois quarks down. No núcleo, prótons e nêutrons são mantidos juntos por forças fortes. Em contraste, a força fraca não mantém os objetos unidos nem os separa. Em vez disso, altera o “sabor” de um quark, mudando-o de um quark up para um quark down, ou vice-versa. Ao transformar quarks em diferentes tipos de quarks, a força fraca transforma nêutrons em prótons e prótons em nêutrons.
O mecanismo de interações fracas e seus efeitos
Essa mudança descreve um processo denominado “interação fraca”. Um tipo de interação fraca é o decaimento beta, que é um tipo de decaimento radioativo. Uma forma de decaimento beta é o decaimento beta mais, que envolve a força fraca que faz com que um próton se transforme em um nêutron. Este processo libera um pósitron e um neutrino do elétron. Também reduz o número atômico de um elemento em um, transformando-o em outro elemento. Portanto, o carbono-10 decai em boro-10. Outra forma de decaimento beta é o decaimento beta negativo, que é a conversão de um nêutron em um próton pela força fraca. Este processo produz um elétron e um elétron utrinino. Também aumenta o número atômico de um átomo em um e da mesma forma o transforma em um elemento diferente. Por exemplo, o carbono-14 torna-se nitrogênio-14.
Explorando a diversidade de interações fracas
Além do decaimento beta, os cientistas descobriram muitos outros tipos de interações fracas. Essas interações fracas são interações de “corrente carregada” ou interações de “corrente neutra”. As interações de "corrente carregada" alteram a carga dos quarks, enquanto as interações de "corrente neutra" não. É por isso que existem dois tipos de bósons: o bóson W, que é carregado, e o bóson Z, que não tem carga.
fatos de força fraca
A força fraca é a única força fundamental que viola certas simetrias. Você pode aprender mais neste vídeo do Fermilab sobre a força fraca:
E aprenda mais sobre todas as forças neste vídeo mais longo do Fermilab:
Leia a história da Scientific American para saber como os cientistas entendem como a força forte é criada. No Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia, os cientistas conduzem experimentos precisos para medir a força fraca.
Departamento de Energia, Escritório de Ciência: Contribuições para o Modelo Padrão de Física de Partículas
O Departamento de Energia há muito apoia pesquisas sobre partículas elementares e as forças que atuam sobre elas. Cinco dos seis quarks, um leptão e todos os três neutrinos foram descobertos no que hoje é o Laboratório Nacional do Departamento de Energia. Pesquisadores apoiados pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia, muitas vezes colaborando com cientistas de todo o mundo, contribuíram para descobertas ganhadoras do Prêmio Nobel e medições refinadas do Modelo Padrão.
Esses esforços continuam até hoje. Com o apoio do Escritório de Ciência do Departamento de Energia, os cientistas conduzem experimentos para testar com precisão o Modelo Padrão e melhorar ainda mais as medições das propriedades das partículas e suas interações. Os teóricos trabalham com cientistas experimentais para desenvolver novas maneiras de explorar o Modelo Padrão usando aceleradores de partículas e outras ferramentas. A pesquisa poderia fornecer insights sobre partículas e forças desconhecidas relacionadas à matéria escura, à energia escura e ao que aconteceu com a antimatéria após o Big Bang.
Compilado de /ScitechDaily
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