อันตรกิริยาอย่างอ่อน

ในฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างอ่อน (อังกฤษ: weak interaction) หรือบางครั้งเรียกกันทั่วไปว่า แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (อังกฤษ: weak nuclear force)^[1] เป็นกลไกที่รับผิดชอบแรงอ่อนหรือแรงนิวเคลียร์อ่อน แรงนี้เป็นหนึ่งในสี่แรงพื้นฐานของธรรมชาติที่รู้จักกันดีในการปฏิสัมพันธ์, แรงที่เหลือได้แก่อันตรกิริยาอย่างเข้ม, แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง อันตรกิริยาอย่างอ่อนเป็นผู้รับผิดชอบต่อการสลายให้กัมมันตรังสีของอนุภาคย่อยของอะตอม และมันมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน ทฤษฎีของอันตรกิริยาอย่างอ่อนบางครั้งเรียกว่าควอนตัม flavordynamics (QFD), คล้ายกับ QCD และ QED, แต่คำนี้ที่ไม่ค่อยได้ใช้เพราะแรงอ่อนเป็นที่เข้าใจกันดีที่สุดในแง่ของทฤษฎีไฟฟ้าอ่อน (อังกฤษ: electro-weak theory (EWT))^[2]

The radioactive การสลายให้อนุภาคบีตาที่เป็นกัมมันตรังสีมีความเป็นไปได้เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเป็นไปอย่างอ่อนแอ ซึ่งจะแปลงนิวตรอนหนึ่งตัวให้เป็นโปรตอน, อิเล็กตรอน และ อิเล็กตรอนปฏินิวทรืโนอย่างละหนึ่งตัว

ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างอ่อนเกิดจากการปล่อยหรือการดูดซึมของ W และ Z โบซอน อนุภาคทุกตัวในตระกูลเฟอร์มิออนที่รู้จักกันแล้วมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันผ่านทางอันตรกิริยาอย่างอ่อน อนุภาคเหล่านั้นมีสปินครึ่งจำนวนเต็ม (หนึ่งในคุณสมบัติพื้นฐานของอนุภาค) พวกมันสามารถเป็นอนุภาคมูลฐานเช่นอิเล็กตรอนหรืออาจจะเป็นอนุภาคผสมเช่นโปรตอน มวลของ W⁺ W^- และ Z โบซอน แต่ละตัวจะมีขนาดใหญ่กว่ามวลของโปรตอนหรือของนิวตรอนอย่างมาก สอดคล้องกับช่วงระยะทำการที่สั้นของแรงที่อ่อน แรงถูกเรียกว่าอ่อนเพราะความแรงของสนามในระยะทางที่กำหนดโดยทั่วไปจะมีขนาดเป็นเลขยกกำลังที่น้อยกว่าแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามาก ๆ

ในช่วงยุคของควาร์ก แรงไฟฟ้าอ่อน (อังกฤษ: electroweak force) แยกออกเป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้​​าและแรงอ่อน ตัวอย่างที่สำคัญของอันตรกิริยาอย่างอ่อนได้แก่การสลายให้อนุภาคบีตา และการผลิตดิวเทอเรียมจากไฮโดรเจนที่จำเป็นเพื่อให้พลังงานในกระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์ เฟอร์มิออนส่วนใหญ่จะสลายตัวโดยอันตรกิริยาอย่างอ่อนไปตามเวลา การสลายตัวดังกล่าวยังทำให้การหาอายุด้วยวืธีเรดิโอคาร์บอน (อังกฤษ: radiocabon dating) มีความเป็นไปได้เมื่อคาร์บอน-14 สูญสลายผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อนกลายเป็นไนโตรเจน-14 นอกจากนี้มันยังสามารถสร้างสารเรืองแสงรังสี (อังกฤษ: radioluminescence) ที่ใช้กันทั่วไปในการส่องสว่างทริเทียม (อังกฤษ: tritium illumination) และในสาขาที่เกี่ยวข้องกับ betavoltaics^[3]

ควาร์กเป็นผู้สร้างอนุภาคผสมเช่นนิวตรอนและโปรตอน ควาร์กมีหกชนิดที่เรียกว่า "ฟเลเวอร์" (อังกฤษ: flavour) ได้แก่ อัพ, ดาวน์, สเตรนจ์, ชาร์ม, ทอปและบอตทอม - ซึ่งเป็นคุณสมบัติของอนุภาคผสมเหล่านั้น อันตรกิริยาอย่างอ่อนเป็นหนึ่งเดียวในแง่ที่ว่ามันจะยอมให้ควาร์กสามารถที่จะสลับฟเลเวอร์ของพวกมันไปเป็นอย่างอื่นได้ ตัวอย่างเช่นในระหว่างการสลายตัวในอนุภาคบีตาลบ ดาวน์ควาร์กตัวหนึ่งสลายตัวกลายเป็นอัพควาร์ก เป็นการแปลงนิวตรอนให้เป็นโปรตอน นอกจากนี้อันตรกิริยาอย่างอ่อนยังเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานอย่างเดียวเท่านั้นที่ทำลายการสมมาตรแบบเท่าเทียมกัน และในทำนองเดียวกัน มันเป็นอย่างเดียวเท่านั้นที่ทำลาย CP-สมมาตร

อ้างอิง

1. Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4.
2. Griffiths, David (2009). Introduction to Elementary Particles. pp. 59–60. ISBN 978-3-527-40601-2.
3. "The Nobel Prize in Physics 1979: Press Release". NobelPrize.org. Nobel Media. Retrieved 22 March 2011.