வலிகுறை இடைவினை

துகள் இயற்பியலில் வலிகுறை இடைவினை (weak interaction) என்பது, இயற்கையின் நான்கு அடைப்படை இடைவினைகளுள் ஒன்று. ஏனைய மூன்றும் வலிய இடைவினை, மின்காந்தம், ஈர்ப்பு என்பனவாகும். வலிகுறை இடைவினையை, மெல் விசை, மெல் அணுக்கரு விசை போன்ற பெயர்களாலும் அழைப்பர். அணுவின் அளவு மட்டத்தில் வலிய இடைவினையும், மின்காந்த விசையும், வலிகுறை இடைவினையிலும் வலிமை கூடியவை. ஈர்ப்பு விசை, வலிகுறை இடைவினையிலும் வலுக் குறைந்தது. அணுக்கருக்களில் கதிரியக்கச் சிதைவு ஏற்படுவதற்கு காரணம் இதுவே. கதிரியக்கச் சிதைவு அணுக்கருப் பிளவில் பெரும்பங்காற்றுகிறது. மெல் இடைவினை சிலவேளைகளில் குவைய நறுமண இயக்கவியல் எனப்படுகிறது. இப்பெயர் வல்விசை அல்லது இடைவினை குவைய வண்ன இயங்கியல் எனவும் மின்காந்த விசை குவைய மின்னியங்கியல் எனவும் கூறும் ஒப்புமையால் விளைந்ததே. என்றாலும் மெல் இடைவினை மின்மென் இடைவினைக் கோட்பாட்ட ந்ன்கு புரிந்த்க் கொள்ளப்படுவதால் கு ந இ எனும் சொல் பரவலாகக் கையாளப்படுவதில்லை. ).^[1] விண்மீன்களில் ஐதரசன் பிணைப்பு நிகழ்வையும் இது தொடங்கிவைத்தது.

கதிரியக்க பீட்டா சிதைவு மெல்விசையால் ஏற்படுகிறது; இது நொதுமியை முதன்மியாகவும் மின்னனாகவும் மின்னன் நொதுமனாகவும் மாற்றுகிறது .

பின்னணி

ஈர்ப்பைக் கவனத்தில் கொள்ளாத துகள் இயற்பியலின் செந்தரப் படிமம், எவ்வாறு மின்காந்த, மெல் (வலிகுறை), வல் (வலிய) இடைவினைகள் செயல்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான சீரான சட்டகத்தை தருகிறது. இருதுகள்கள் குறிப்பாக, ஆனால் கட்டயமாகவல்ல, பாதித் தற்சுழற்சி பெர்மியான்களாக (மென்மிகளாக) இருந்து விசைஏந்தும் போசான்களுக்கு முழுத் தற்சுழற்சியைப் பரிமாறும்போது இடைவினை நிகழ்கிறது. ஆழ்மட்டங்களில், அனைத்து மெல் இடைவினைகளும் அறுதியாக அடிப்படைத் துகள்களுக்கு இடையில் தான் நிகழ்கின்றன என்றாலும், இவ்வகைப் பரிமாற்றங்களில் ஈடுபடும் மென்மிகளாக அடிப்படையான மின்னன்களோ அல்லது குவார்க்குகளோ அல்லது கூட்டமைவுகளான முதன்மிகளோ அல்லது நொதுமிகளோ அமையலாம். மெல் இடைவினை நேர்வில், மென்மிகள் மூன்றுவகை வேறுபட்ட விசையேந்திகளைப் பரிமாறலாம். இவை W⁺, W⁻, Z போசான்கள் ஆகும். இந்த போசான்கள் ஒவ்வொன்றின் பொருண்மை முதன்மி அல்லதுநொதுமியின் பொருண்மையை விடப் பெரியதாக அமையும். குறுநெடுக்க மெல்விசைக்குத் தொடர்ந்து பொருந்தி அமைகிறது. இதன்தரப்பட்ட தொலைவில் உள்ள புல வலிமை வல் அணுக்கரு விசையையும் மின்காந்த விசையையும் விட பருமையில் பல மடங்கு குறைந்தே அமைகிறது என்பதால் இது மெல்விசை என அழைக்கப்படுகிறது.

தொடக்கநிலைப் புடவியின் குவார்க்கு ஊழியில், மின்மெல் விசை மின்காந்த விசையாகவும் மெல்விசையாகவும் தனியாகப் பிரிந்தது. மெல் இடைவினையிம் முதன்மையான எடுத்துகாட்டுகளாக, பீட்டச் சிதைவையும் ந்ரகப் பினைவையுமதவழி இருநீரகம் உருவானதையும் கூறலாம். பின் நிகழ்வுதான் சூரியனில் நிகழும் வெப்ப அணுக்கரு நிகழ்வாகும். நாளடைவில் பெரும்பாலான மென்மிகள் (பெர்மியான்கள்) மெல் இடைவினையால் சிதைவுறுகின்றன. இத்தகைய சிதைவு கதிரியக்கக் காலக்கணிப்புக்குப் பயன்படுகிறது. கரிமம்-14மெல்விசையால் சிதைந்து காலகம்-14 ஆக மாறுகிறது. இது கதிரியாக ஒளிர்வையும் உருவாக்குகிறது.இது முந்நீரக ஒளியுட்டலிலும் அதைச் சார்ந்த பீட்டா மின்னழுத்தவியலிலும் பயனாகிறது.^[2]

நொதுமிகள், முதன்மிகள் போன்ற கூட்டுத் துகள்களை உருவாக்கும் குவார்க்குகள் மேல், கீழ், வியன், நயன், உச்சி, அடி என ஆறு நறுமணங்களில் அமைகின்றன; இவையே அந்தக் கூட்டுத் துகள்களுக்கு அவற்றின் இயல்புகளைத் தருகின்றன. ஒன்றன் நறுமணத்தை மற்றொன்றுக்குக் கவர்ந்து தரவல்லநிலை குவார்க்குகளின் தனித்தன்மையாகும். Tஇந்த இயல்புகளைக் கவர்ந்துதரல் விசையேந்தும் போசான்கள் ஊடாக நிகழ்கிறது. எடுத்துகாட்டாக, பீட்ட கழிப்புச் சிதைவின்போது, நொதுமியில் உள்ள கீழ் குவார்க்கு மேல் குவர்க்காக மாற்றப்படுகிறது. எனவே நொதுமி முதன்மியாக மாறுகிறது. அப்பொது மின்னனும் மின்னன் எதிர்நொதுமனும் உமிழப்படுகின்றன.மேலும், மெல் இடைவினை இணைமைச் சீரொருமையையும் ஊட்ட இணைமைச் சீரொருமையையும் முறிக்கவல்ல அடிப்படை இடைவினையாக விளங்குகிறது.

வரலாறு

என்றிக்கோ பெர்மி 1933 இல் மெல் இடைவினைக்கான முதல் கோட்பாட்டை முன்மொழிந்தார். இது பெர்மி இடைவினை எனப்பட்டது. இவர் பீட்டச் சிதைவு நெடுக்கம் இல்லாத தொடுவிசையாலான நான்கு மென்மி இடைவினைகளால் விளக்கலாம் எனப் பரிந்துரைத்தார்.^[3][4]

என்றாலும், மிகச் சிறியதாயினும் வரம்புடைய நெடுக்கம் கொண்ட தொடுகையற்ற விசைப் புலமாக இது விவரிக்கப்படுகிறது.^{[சான்று தேவை]} செல்டன் கிளாழ்சோவ், அப்தசு சலாம், சுட்டீவன் வியன்பர்கு ஆகிய மூவரும் 1968 இல் மின்காந்தவிசையையும் மெல் இடைவினையையும் ஒரே விசையின் இருகூறுபாடுகளாகக் காட்டி ஒருங்கிணைத்தனர். இது இப்போது மின்மெல் விசை என வழங்குகிறது.^{[சான்று தேவை]}

W, Z போசான்களின் நிலவல் நேரடியாக 1983 வரை உறுதிபடுத்தப் படவில்லை.^{[சான்று தேவை]}

இயல்புகள்

மெல் இடைவிணையால் ஏற்படும் பல்வேறு சிதைவுத் தடங்கள். இவற்றில் சில நிலவ இயன்ற வாய்ப்பை மட்டுமே காட்டுகின்றன. வரிகளின் செறிவு CKM அளபுருக்களால் அமைகிறது.

மெல் இடைவினை பல கூறுபாடுகளில் தனித்தன்மை வாய்ந்ததாகும்:

• இந்த இடைவினை மட்டுமே குவார்க்கின் நறுமணத்தை மாற்றவல்லதாக உள்ளது. அதாவது ஒருவகைக் குவார்க்கை மற்றொருவகையினதாக மாற்றவல்லதாய் உள்ளது.
• இந்த இடைவினை மட்டுமே இணைமைச் சீரொருமையையும் ஊட்ட இணைமைச் சீரொருமையையும் மீறுகிறது.
• இது வழக்கத்துக்கு மாறான கணிசமான பொருண்மை கொண்ட கடிகை போசான் எனும் விசையேந்தும் துகள்களால் பரப்பப்படுகிறது. இந்நிலை இகுசு இயங்கமைப்பால் செந்தரப் படிமத்தில் விளக்கப்படுகிறது.

இவற்றின் பெரும்பொருண்மையால் (தோராயமாக 90 GeV/c^2[5]) இந்த விசை ஏந்தும் துகள்கள் W, Z போசான்கள் எனப்படுகின்றன. இவை 10⁻²⁴ நொடிகளினும் குறைந்த வாணாளே கொண்டமைகின்றன.^[6] மெல் இடைவினை பிணிப்பு மாறிலியாக (இடைவினையின் வலிமையைக் காட்டும் மாறிலி) 10⁻⁷ முத 10⁻⁶ வரை அமைகிறது.ஆனால், வல் இடைவினையின் பிணிப்பு மாறிலி 1 ஆகும். மின்காந்தப் பிணிப்பு மாறிலி 10⁻² அளவில் அமைகிறது;^[7] consequently the weak interaction is weak in terms of strength.^[8] மெல் இடைவினை ( 10⁻¹⁷ முதல் 10⁻¹⁶ மீ வரையிலான குறுகிய நெடுக்கத்தில் அமைகிறது^[8]).^[7] 10⁻¹⁸ மீட்டர்கள் தொலைவில், மெல் இடைவினையின் வலிமை, மின்காந்த விசையின் பருமைக்கு இணையான பருமையைப் பெற்றுள்ளது. ஆனால், மேலும் தொலைவு கூடும்போது இது படியேற்ற முறையில் குறையத் தொடங்குகிறது. 3×10⁻¹⁷ மீ அளவு தொலைவுகளில்,மெல் இடைவினை மின்காந்த விசையை விட 10,000 மடங்கு மெலிவானதாகிவிடுகிறது.^[9]

மெல் இடைவினை செந்தரப் படிமத்தின் மென்மிகளையும் (பெர்மியான்களையும்) இகுசு போசானையும் தாக்குகிறது; நொதுமன்கள் மெல் இடைவினையூடாகவும் ஈர்ப்பின் ஊடாகவுமே இடைவினை புரிகின்றன. நொதுமன்கள் தான் மெல் விசை எனும் பெயரை இந்த இடைவினைக்குத் தந்தது.^[8] மெல் இடைவினை கட்டுறுநிலைகளை உருவாக்குவதில்லை. மேலும் அவை பிணைப்பு ஆற்றலையும் பெற்றிருப்பதில்லை. ஆனால் வானியல் மட்டத்தில் ஈர்ப்பும் அணு மட்டத்தில் மின்காந்த விசையும் அணுக்கருவுள்ளே வல் இடைவினையும் பிணைப்பு ஆற்றலைப் பெற்றுள்ளன.^[10]

இதைக் கண்ணுறும் விளைவைத் தருவது இதன் முதல் சிறப்புக் கூறுபாடான நறுமண்ம் மாற்றும் நிகழ்வுகளாகும். நொதுமி அதை இணைக் கருவனாகிய முன்மியை விட எடை கூடியதாகும். ஆனாலும் அது முன்மியாகத் தன் நறுமணவகையை கீழ்குவர்க்கில் இருந்த் மேல்குவர்க்காக மாற்றிக் கொள்ளாமல் சிதைய முடியாது .வலிய இடைவினையோ மின்காந்த விசையோ நறுமண மாற்றத்தை உருவாக்கமுடியாது. எனவே, இது வலிகுறை இடைவினைச் சிதைவால் மட்டுமே நிறைவேற்றமுடியும்; வலிகுறை இடைவினையின் சிதைவு இல்லாமல், குவார்க்கின் இயல்புகளான வியன்மை, நயப்பு ஆகியவையும் அழியாமல் அனைத்து இடைவினைகளிலும் பேணப்படும்.

மெல் சமத்தற்சுழற்சியும் மெல் மீயூட்டமும்

செந்தரப் படிம இடஞ்சுழி மென்மிகள்^[11]

தலைமுறை 1			தலைமுறை 2			தலைமுறை 3
மென்மி	குறியீடு	மெல் சமத்தற்சுழற்சி	மென்மி	குறியீடு	மெல் சமத்தற்சுழற்சி	மென்மி	குறியீடு	மெல் சமத்தற்சுழற்சி
மின்னன் நொதுமன்	${\displaystyle \nu _{e}\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$	மியூவான் நொதுமன்	${\displaystyle \nu _{\mu }\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$	தௌ நொதுமன்	${\displaystyle \nu _{\tau }\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$
மின்னன்	${\displaystyle e^{-}\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$	மியூவான்	${\displaystyle \mu ^{-}\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$	தௌ துகள்	${\displaystyle \tau ^{-}\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$
மேல் குவார்க்கு	${\displaystyle u\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$	நயன் குவார்க்கு	${\displaystyle c\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$	உச்சி குவார்க்கு	${\displaystyle t\,}$	${\displaystyle +1/2\,}$
கீழ் குவார்க்கு	${\displaystyle d\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$	வியன்குவார்க்கு	${\displaystyle s\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$	அடி குவார்க்கு	${\displaystyle b\,}$	${\displaystyle -1/2\,}$
அனைது வலஞ்சுழித் துகள்களும் இடஞ்சுழி எதிர்த்துகள்களும் சுழி மெல் சமத்தற்சுழற்சியைப் பெற்றுள்ளன. வலஞ்சுழி எதிர்த்துகள்கள் எதிர்நிலை மெல் சமத்தற்சுழற்சியைப் பெற்றுள்ளன.

அனைத்து துகள்களும் சமத் தற்சுழற்சி (T₃) இயல்பைப் பெற்றுள்ளன. இது குவய எண்ணாகப் பணிபுரிகிறது. இது மெல் இடைவினையில் துகள் எப்படி நடந்துகொள்கிறது என்பதைக் கட்டுபடுத்துகிறது. மின்காந்தவியலில் மின்னூட்டம் போலவும் வல் இடைவினையில் வண்ண ஊட்டம் போலவும் மெல் இடைவினையில் மெல் சமத் தற்சுழற்சி செயல்படுகிறது.

மெல் இடைவினையூடாக பையான்+ சிதைவு

மேலும் காண்க

• இயற்பியல் வலைவாசல்

• ஈர்ப்பு
• அணுக்கரு விசை
• மின்காந்தவியல்

மேற்கோள்கள்

சான்றுகள்

1. Griffiths, David (2009). Introduction to Elementary Particles. pp. 59–60. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-3-527-40601-2.
2. "The Nobel Prize in Physics 1979: Press Release". NobelPrize.org. Nobel Media. பார்க்கப்பட்ட நாள் 22 March 2011.
3. Fermi, Enrico (1934). "Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I". Zeitschrift für Physik A 88 (3–4): 161–177. doi:10.1007/BF01351864. Bibcode: 1934ZPhy...88..161F.
4. Wilson, Fred L. (December 1968). "Fermi's Theory of Beta Decay". American Journal of Physics 36 (12): 1150–1160. doi:10.1119/1.1974382. Bibcode: 1968AmJPh..36.1150W. https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1968-12_36_12/page/1150.
5. W.-M. Yao et al. (Particle Data Group) (2006). "Review of Particle Physics: Quarks". Journal of Physics G 33: 1–1232. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. Bibcode: 2006JPhG...33....1Y. http://pdg.lbl.gov/2006/tables/qxxx.pdf.
6. Peter Watkins (1986). Story of the W and Z. Cambridge: Cambridge University Press. p. 70. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-521-31875-4.
7. "Coupling Constants for the Fundamental Forces". HyperPhysics. Georgia State University. பார்க்கப்பட்ட நாள் 2 March 2011.
8. J. Christman (2001). "The Weak Interaction" (PDF). Physnet. Michigan State University. Archived from the original (PDF) on 2011-07-20. பார்க்கப்பட்ட நாள் 2017-07-04.
9. "Electroweak". The Particle Adventure. Particle Data Group. பார்க்கப்பட்ட நாள் 3 March 2011.
10. Walter Greiner; Berndt Müller (2009). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. p. 2. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-3-540-87842-1.
11. Baez, John C.; Huerta, John (2009). "The Algebra of Grand Unified Theories". Bull.Am.Math.Soc. 0904: 483–552. doi:10.1090/s0273-0979-10-01294-2. Bibcode: 2009arXiv0904.1556B. http://math.ucr.edu/~huerta/guts/node9.html. பார்த்த நாள்: 15 October 2013.

மேலும் படிக்க

• R. Oerter (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume (publisher). பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-13-236678-6.
• B.A. Schumm (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-8018-7971-X.

பாட நூல்கள்

• Walter Greiner; B. Müller (2000). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer (publisher). பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 3-540-67672-4.
• G.D. Coughlan; J.E. Dodd; B.M. Gripaios (2006). The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists (3rd ed.). Cambridge University Press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-521-67775-2.
• W. N. Cottingham; D. A. Greenwood (2001) [1986]. An introduction to nuclear physics (2nd ed.). Cambridge University Press. p. 30. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 978-0-521-65733-4.
• D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-471-60386-4.
• G.L. Kane (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-201-11749-5.
• D.H. Perkins (2000). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-521-62196-8.

வெளி இணைப்புகள்

• Harry Cheung, The Weak Force @Fermilab
• Fundamental Forces @Hyperphysics, Georgia State University.
• Brian Koberlein, What is the weak force? பரணிடப்பட்டது 2016-12-02 at the வந்தவழி இயந்திரம்