Schwache Wechselwirkung
Formel
Schwache Wechselwirkung
Quantenfeld | Schwaches Kernfeld |
Austauschteilchen - Quant | W+, W- und Z0massetragende Bosonen (tragen selbst auch den schwachen Isospin) |
Ladung | Schwacher Isospin (up, down) |
Spin - Eigendrehimpuls des Quants | s=1 - Vektorboson |
Reichweite | < 10-18 m |
Masse | m=80/80/91 GeV/c2 |
Relative Stärke (im Vergleich zur starken WW) | 10-15 |
wirkt auf | Quarks, Leptonen Neutrinos sowie auf W+, W- und Z0 und Higgs Bosonen |
Kraft | Kann keine „gebundenen“ Zustände erzeugen, sondern führt zum radioaktivem Betazerfall. Fusioniert zwei Wasserstoffprotonen im Schnitt nach 14.109 Jahre (=Lebensdauer der Sonne) zu einem Deuteriumkern |
Theorie | Elektroschwache Theorie |
Die Bezeichnung „schwache“ Wechselwirkung sollte eigentlich „relativ seltene“ Wechselwirkung heißen. Da sich dabei die schwach wechselwirkenden Teilchen sehr nahe kommen müssen, kommt es nur sehr selten zum Beta Zerfall und damit zum Zerfall von gewöhnlicher Materie.
\(\eqalign{ & {}_0^1n \to {}_1^1p + {e^ - } + {\overline \nu _e} \cr & {}_1^1p \to {}_0^1n + {e^ + } + {\overline \nu _e} \cr} \)
Die schwache Wechselwirkung ist für den Beta Zerfall von Neutronen verantwortlich, bei dem ein Neutron in ein Proton und ein Elektron zerfällt.
Da das Neutron aus 2 Stk. d-Quarks und 1 Stk u-Quark besteht und das resultierende Proton aus 1 Stk d-Quark und 2 Stk u-Quarks besteht, muss sich ein d-Quark in ein u-Quark umwandeln. D.h. die schwache Wechselwirkung ist in der Lage die Natur der Quarks zu verändern. Die schwache Wechselwirkung hat Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften eines Teilchens, da sie deren elektrische Ladung verändern kann. Daher sind die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung nicht unabhängig voneinander und wurden 1964 zur „elektroschwachen Wechselwirkung“ zusammengefasst.
W+ und W- Bosonen
Die schwache Wechselwirkung wird durch den Austausch von W Bosonen, die den schwachen Isospin als Ladung tragen bewirkt und durch die SU(2) genannte Eichgruppe beschrieben.
Das W- Boson ist das Antiteilchen vom W+ Boson. Der schwache Isospin kann nur 2 Zustände annehmen: „Up“ und „Down“. Die Emission oder Absorption eines W-Bosons ändert den Isospin des Teilchens. Die W und Z Bosonen sind die einzigen Austauschteilchen die Masse besitzen. Der Grund dafür ist, dass die Ladung des Higgs-Feldes ebenfalls der schwache Isospin ist, genauso wie für die schwache Wechselwirkung.
Z0 Bosonen
Z Bosonen sind ebenso wie die beiden W Bosonen Träger der schwachen Wechselwirkung. Sie haben Spin 1. Die Emission oder die Absorption von Z0 Bosonen ändert die Natur eines Teilchens nicht, Neutrinos können aber mit Hilfe der Z-Bosonen mit einander wechselwirken. Da Neutrinos elektrisch neutral sind, können sie nicht elektromagnetisch bzw. über Photonen mit einander wechselwirken, sondern nur über das elektrisch neutrale Z-Boson. Z-Bosonen sind sehr schwer, haben daher nur eine kurze Lebensdauer von 3*10-25 Sekunden und können in dieser kurzen Zeit nur sehr kleine Entferungen zurücklegen.
Schon den nächsten Urlaub geplant?
Auf maths2mind kostenlos auf Prüfungen vorbereiten!
Nach der Prüfung mit dem gesparten Geld deinen Erfolg genießen.

Wissenspfad
Zur aktuellen Lerneinheit empfohlenes Vorwissen
Fundamentale Wechselwirkungen | Heute beschreiben die 4 fundamentale Wechselwirkungen, wie physikalische Objekte einander beeinflussen können |
Aktuelle Lerneinheit
Schwache Wechselwirkung | Die schwache Wechselwirkung, auch schwache Kernkraft genannt, ist eine der 4 fundamentalen Wechselwirkungen |
Verbreitere dein Wissen zur aktuellen Lerneinheit
Higgs Mechanismus | Der Higgs Mechanismus ergänzt die 4 fundamentalen Wechselwirkungen und erklärt wie Teilchen ihre Masse erhalten |
Elektromagnetische Wechselwirkung | Die elektromagnetische Wechselwirkung ist eine der 4 funamentalen Wechselwirkungen |
Starke Wechselwirkung | Die starke Wechselwirkung, auch starke Kernkraft genannt, ist eine der 4 fundamentalen Wechselwirkungen |
Gravitation | Die Gravitation wird in der Allgemeinen Relativitätstheorie erfolgreich beschrieben. Um auch die Quantentheorie einzubetten müsste man zunächst noch das Graviton als postuliertes Quant der Gravitation nachweisen und eine Theorie der Quantengravitation entwickeln. |