Сул хүч бол орчлон ертөнцийн бүх бодисыг захирдаг дөрвөн үндсэн хүчний нэг юм. Үлдсэн гурав нь таталцал, цахилгаан соронзон, хүчтэй хүч юм. Бусад хүчнүүд аливаа зүйлийг хамтад нь барьж байхад сул хүч нь тэдгээрийг задлахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Сул хүч нь таталцлаас хүчтэй боловч маш бага зайд л үр дүнтэй байдаг. Хүч нь атомын доорх түвшинд ажилладаг бөгөөд оддыг эрчим хүчээр хангах, элементүүдийг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Мөн энэ нь орчлон ертөнцийн ихэнх байгалийн цацрагийг хариуцдаг.
Ферми онол
Италийн физикч Энрико Ферми 1933 онд бета задрал буюу нейтроныг протон болгон хувиргаж, электроныг гадагшлуулах үйл явцыг тайлбарлах онолыг боловсруулсан бөгөөд энэ хүрээнд ихэвчлэн бета бөөмс гэж нэрлэдэг. Тэрээр нейтроныг протон, нейтрино, электрон болгон хувиргах үндсэн процесс болох задралыг хариуцдаг сул хүч гэж нэрлэгддэг шинэ төрлийн хүчийг тодорхойлсон бөгөөд хожим үүнийг антинейтрино гэж тодорхойлсон.
Ферми анхтэг зай, наалдац байна гэж үзсэн. Хүч ажиллахын тулд хоёр бөөмс хоорондоо холбоотой байх ёстой. Сул хүч нь протоны диаметрийн 0.1% -тай тэнцэхүйц богино зайд илэрдэг татах хүч болох нь тогтоогдсон.
Electrowweak хүч
Цацраг идэвхт задралын үед сул хүч нь цахилгаан соронзон хүчнээс ойролцоогоор 100,000 дахин бага байдаг. Гэсэн хэдий ч одоо энэ нь цахилгаан соронзонтой ижил төстэй болох нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд эдгээр хоёр илт ялгаатай үзэгдлийг нэг цахилгаан сул хүчний илрэл гэж үздэг. Энэ нь 100 ГэВ-ээс их энергид нэгдэж байгаагаар нотлогдож байна.
Заримдаа сул харилцан үйлчлэл нь молекулын задралаар илэрдэг гэж ярьдаг. Гэсэн хэдий ч молекул хоорондын хүч нь электростатик шинж чанартай байдаг. Тэднийг ван дер Ваальс нээсэн бөгөөд түүний нэрийг авсан.
Стандарт загвар
Физикийн сул харилцан үйлчлэл нь стандарт загварт багтдаг - энгийн бөөмсийн онол нь материйн үндсэн бүтцийг гоёмсог тэгшитгэлийн багц ашиглан тайлбарладаг. Энэ загвараар бол энгийн бөөмс, өөрөөр хэлбэл жижиг хэсгүүдэд хуваагдах боломжгүй хэсгүүд нь орчлон ертөнцийн барилгын материал юм.
Эдгээр бөөмсийн нэг нь кварк юм. Эрдэмтэд үүнээс бага зүйл байдаг гэж таамагладаггүй ч хайсаар л байна. Кваркуудын 6 төрөл буюу сорт байдаг. Тэднийг эмх цэгцтэй болгоёмассын өсөлт:
- дээд;
- доод;
- хачин;
- ид шидтэй;
- хөөрхөн;
- үнэн.
Янз бүрийн хослолоор тэдгээр нь олон төрлийн субатомын бөөмсийг үүсгэдэг. Жишээлбэл, протон ба нейтрон - атомын цөмийн том хэсгүүд - тус бүр нь гурван кваркаас бүрддэг. Дээд хоёр ба доод хэсэг нь протоныг бүрдүүлдэг. Дээд талын нэг ба доод хоёр нь нейтрон үүсгэдэг. Кваркийн төрлийг өөрчлөх нь протоныг нейтрон болгон өөрчилж, нэг элементийг нөгөө элемент болгон хувиргах боломжтой.
Бас нэг төрлийн энгийн бөөмс бол бозон юм. Эдгээр бөөмс нь энергийн цацрагуудаас бүрдэх харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчид юм. Фотон нь нэг төрлийн бозон, глюон нь өөр. Эдгээр дөрвөн хүч бүр нь харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчдийн солилцооны үр дүн юм. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийг глюон, цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг фотон гүйцэтгэдэг. Таталцал нь онолын хувьд таталцлын тээвэрлэгч боловч олдоогүй байна.
W- ба Z-бозонууд
Сул харилцан үйлчлэлийг W- ба Z-бозонууд дамжуулдаг. Эдгээр бөөмсийг 1960-аад онд Нобелийн шагналт Стивен Вайнберг, Шелдон Салам, Абдус Глесшоу нар урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд 1983 онд Европын Цөмийн Судалгааны Байгууллага CERN-д илрүүлсэн.
W-бозонууд нь цахилгаанаар цэнэглэгддэг ба W+ (эерэг цэнэгтэй) ба W- (сөрөг цэнэгтэй) тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг.. W-бозон нь бөөмсийн найрлагыг өөрчилдөг. Цахилгаан цэнэгтэй W бозоныг ялгаруулж сул хүч нь кваркийн төрлийг өөрчилж, протон үүсгэдэг.нейтрон руу эсвэл эсрэгээр. Энэ нь цөмийн хайлалтыг үүсгэж, оддыг шатаадаг.
Энэ урвал нь хэт шинэ одны дэлбэрэлтээр сансарт хаягдсан илүү хүнд элементүүдийг бий болгож, гаригууд, ургамал, хүмүүс болон дэлхий дээрх бусад бүх зүйлийн барилгын материал болдог.
Төвийг сахисан гүйдэл
Z-бозон нь саармаг бөгөөд сул саармаг гүйдэл дамжуулдаг. Түүний бөөмстэй харилцан үйлчлэлийг илрүүлэхэд хэцүү байдаг. 1960-аад онд W- ба Z-бозонуудын туршилтын хайлтууд нь эрдэмтдийг цахилгаан соронзон ба сул хүчийг нэгтгэн нэг "цахилгаан сул тал" болгох онолд хүргэсэн. Гэсэн хэдий ч онол нь зөөгч бөөмсийг жингүй байхыг шаарддаг байсан бөгөөд эрдэмтэд онолын хувьд W бозоны богино зайг тайлбарлахын тулд хүнд байх ёстой гэдгийг мэдэж байсан. Онолчид W массыг Хиггсийн бозоны оршин тогтнох нөхцлийг бүрдүүлдэг Хиггсийн механизм гэж нэрлэгддэг үл үзэгдэх механизмтай холбодог.
2012 онд CERN дэлхийн хамгийн том хурдасгуур болох Том адрон мөргөлдөөгчийг ашигласан эрдэмтэд "Хиггс бозонд харгалзах" шинэ бөөмсийг ажигласан гэж мэдээлсэн.
Бета задрал
Сул харилцан үйлчлэл нь β задралаар илэрдэг - протон нь нейтрон болон эсрэгээр хувирах процесс юм. Энэ нь хэт олон нейтрон эсвэл протонтой цөмд тэдгээрийн аль нэг нь нөгөөд хувирах үед тохиолддог.
Бета задрал нь хоёр аргын аль нэгээр тохиолдож болно:
- Хасах-бета задралд, заримдаа гэж бичдэгβ− - задрал, нейтрон нь протон, антинейтрино, электрон болон хуваагдана.
- Сул харилцан үйлчлэл нь атомын цөмүүдийн задралд илэрдэг, заримдаа протон нейтрон, нейтрино, позитрон болон хуваагдах үед β+-заралт гэж бичдэг.
Нейтронуудын аль нэг нь хасах-бета задралаар аяндаа протон болж хувирах эсвэл протонуудын аль нэг нь β+-ээр аяндаа нейтрон болж хувирах үед нэг элемент нөгөө элемент болж хувирдаг.-муудах.
Давхар бета задрал нь цөм дэх 2 протон нэгэн зэрэг 2 нейтрон болон эсрэгээр хувирч, 2 электрон-антинейтрино, 2 бета бөөмс ялгардаг. Нейтриногүй давхар бета задралын таамаглалд нейтрино үүсдэггүй.
Цахим зураг авалт
Протон нь электрон барих эсвэл K-барьцаалах процессоор нейтрон болж хувирдаг. Цөм нь нейтроны тоотой харьцуулахад илүүдэл протонтой бол дотоод электрон бүрхүүлээс электрон нь цөмд унасан мэт санагддаг. Орбитын электроныг эх цөм барьж авдаг бөгөөд тэдгээрийн бүтээгдэхүүн нь охин цөм ба нейтрино юм. Үүссэн охин цөмийн атомын тоо 1-ээр буурах боловч протон ба нейтроны нийт тоо ижил хэвээр байна.
Fusion урвал
Сул хүч нь нар болон нэгдэх (устөрөгч) бөмбөгийг эрчим хүчээр хангадаг цөмийн нэгдэлд оролцдог.
Устөрөгчийг нэгтгэх эхний алхам бол хоёрын мөргөлдөх явдал юмцахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн улмаас харилцан түлхэлтийг даван туулах хангалттай хүч бүхий протонууд.
Хэрэв хоёр бөөмсийг бие биентэйгээ ойрхон байрлуулсан бол хүчтэй харилцан үйлчлэл нь тэднийг холбож болно. Энэ нь тогтворгүй хэлбэрийн гели (2He) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тогтвортой хэлбэрээс (4He) ялгаатай нь хоёр протонтой цөмтэй., энэ нь хоёр нейтрон, хоёр протонтой.
Дараагийн алхам бол сул харилцан үйлчлэл юм. Илүүдэл протоны улмаас тэдгээрийн нэг нь бета задралд ордог. Үүний дараа бусад урвалууд, тухайлбал завсрын үүсэх, нэгдэх 3Тэр нь эцэстээ тогтвортой 4He. үүсгэдэг.
