«Elkarrekintza nuklear ahul»: berrikuspenen arteko aldeak

t
Robota: Aldaketa kosmetikoak
t (Robota: Aldaketa kosmetikoak)
 
{{HezkuntzaPrograma|Fisika eta Kimika}}
 
'''Elkarrekintza ahula''', '''elkarrekintza nuklear ahula''', '''indar ahula''' edo '''indar nuklear ahula''' ere baderitzona, partikula subatomikoen arteko elkarrekintza-mekanismoa da. Gaur egun '''''elkarrekintza ahula''''' teminoa hobesten da, inguruko hizkuntzetan egiten den antzera —"weak interaction" ingelesez, "interacción débil" gaztelaniaz, eta "inteaction faible" frantsesez—, zeren, efektu erakarle edo aldarazleak sortzeaz gain, elkarrekintza ahulak partikulen izaera-aldaketa ere sor baitezake. Bestalde, "ahul" deritzo, beraren indarra [[Elkarrekintza nuklear bortitza|elkarrekintza nuklear bortitz]]<nowiki/>ean agertzen den indarra baino <math>10^{13}</math> aldiz txikiagoa delako. Elkarrekintza ahula irismen oso laburrekoa da: <math>10^{-18} \text { m}</math>; nolanahi ere, distantzia txiki horietan elkarrekintza grabitatorioa baino askoz intentsoagoa da. Indar nuklear ahulak garrantzi handia du [[fisio nuklear]]<nowiki/>rean, zeren [[Atomo nukleo|nukleo]]<nowiki/>aren eremu oso txikietan eragiten baitu, distantzia subatomikoetan hain zuzen ere. Naturan ageri diren lau oinarrizko elkarrekintzetako bat da, [[Elektromagnetismoa|elektromagnetismo]], [[Elkarrekintza nuklear bortitza|indar nuklear bortitz]] eta [[Grabitazioa|grabitazioarekingrabitazioa]]rekin batera.
 
Elkarrekintza ahularen efekturik ezagunenak [[beta desintegrazio]]a eta [[erradioaktibitatea]] dira. Halaber, izarretan gertatzen den [[fusio nuklear]]<nowiki/>raren jatorrian ere badago. Elkarrekintza ahulak eragina du [[fermioi]] ezagun guztietan, hala nola [[elektroi]], [[quark]] eta [[neutrino]]<nowiki/>etan.
erreakzioak oso bizitza laburrekoak izaten dira.
== Elkarrekintza ahularen historia laburra ==
[[Fitxategi:Portrait of Antoine-Henri Becquerel.jpg|thumb|144x144px|Henry Becquerel|alt=|ezkerrera]]Elkarrekintza ahularekin erlazionaturiko fenomenoak ezezagunak ziren XIX. mendearen bukaera arte, [[Henri Becquerel|Henry Becquerel]]-ek (1852-1908) 1896an aurkitu baitzuen ''[[erradioaktibitatea]]'' izeneko fenomeno berria. Hortik aurrera arlo horretako garapena gertatu zen eta hainbat ikerkuntza egin ziren fenomeno berri hori ulertzeko, [[Fisikafisika nuklear|fisika nuklearra]]ra garatzeko eta fenomeno berriak azalduko zituen teoria egokia osatzeko. Atal honetan, elkarrekintza ahularen teoria osatzeko bidean emaniko pauso batzuk aipatuko dira.
[[Fitxategi:Enrico Fermi ID badge.png|ezkerrera|thumb|164x164px|Enrico Fermi]]
 
=== Beta erradioaktibitatea azaltzeko lehenengo teoria ===
Esan bezala erradioaktibitatea 1896an aurkitu zen, eta handik gutxira, 1898an, [[Ernest Rutherford|Rutherford]] (1871-1937) konturatu zen [[uranio]]<nowiki/>dun mineral batean bi erradiazio desberdin emititzen zirela, [[Desintegrazio erradioaktibo|''alfa'' (α) eta ''beta'' (β) motako erradioaktibitateak]] deituko zirenak. Geroago, XX. mendearen lehen laurdenean hainbat aurrerapen egin ziren prozesu erradioaktiboetan gertatzen ziren energia-galerak ezagutzeko. Horietan oinarriturik, 1930ean, [[Wolfgang Pauli]]-k (1900-1958) iradoki zuen partikula neutro oso arina baina ordura arte behatu gabea emititu behar zela, geroago ''[[neutrino]]<nowiki/>a'' deituko zena. Datu horiek kontuan izanik, 1933an [[Enrico Fermi]] (1901-1954) fisikari italiarrak β erradioaktibitatearen teoria proposatu zuen. Teoria horrek lau fermioirekin (neutroia, protoia, elektroia eta neutrinoa) gertaturiko elkarrekintzak aurreikusten zituen, nolabait elkarrekintza ahularen lehen bertsioa osatuz.<ref>{{Erreferentzia|izena=E.|abizena=Fermi|izenburua=Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I|orrialdeak=161–177|hizkuntza=de|data=1934-03-01|url=https://link.springer.com/article/10.1007/BF01351864|aldizkaria=Zeitschrift für Physik|alea=3-4|zenbakia=88|issn=0044-3328|doi=10.1007/BF01351864|sartze-data=2018-03-13}}</ref>
[[Fitxategi:Chien-Shiung Wu (1912-1997) in 1958.jpg|ezkerrera|thumb|152x152px|Chien Shiung Wu]]
 
=== Elkarrekintza ahula azaltzeko teoria bateratua ===
Simetria-hausturaren aurkikuntzak areagotu egin zuen arlo horretako ikerkuntza teorikoa eta [[Richard Feynman]] (1918-1988) eta [[Murray Gell-Mann]]-en (1929-2019) bultzadarekin bi hamarkadatan zehar proposamenak egin ziren Fermiren teoria aldatzeko.  Azkenean, urte horietan eginiko lanaren emaitza modura, 1968an [[Sheldon Lee Glashow]] (1932), [[Abdus Salam]] (1926-1996) eta [[Steven Weinberg]] (1933) lankideek [[Elkarrekintza elektromagnetiko|indar elektromagnetikoaren]] eta elkarrekintza ahularen teoriak bateratu zituzten. <gallery heights="200" widths="250">
Fitxategi:Steven weinberg 2010.jpg| [[Steven Weinberg]]
Fitxategi:Sheldon Glashow at Harvard cropped.jpg|Sheldon Glashow
Fitxategi:Professor Abdus Salam.gif|Abdus Salam
 
=== Atomoa, partikula azpiatomikoak eta fisika nuklearra ===
[[John Dalton|John Daltonek]]ek proposatu zuen 1803. urtean oinarri zientifikoak izan zituen nolabaiteko eredu atomiko , baina [[Joseph John Thomson]]-ek egindako zuen [[elektroi]]<nowiki/>aren aurkikuntzari esker proposatu zuen bere izena daraman lehenengo [[eredu atomikoa]] 1897an. Geroago, [[Ernest Rutherford|Rutherford]]<nowiki/>ek osatu zuen eredu hura, nukleoaren barnean [[protoi]]<nowiki/>ak (1918) eta [[neutroi]]<nowiki/>ak (1920) zeudela azalduz. Horrela, lehenengo aldiz aipatu ziren [[Partikulapartikula azpiatomiko|partikula azpiatomikoak]]ak.[[Fitxategi:Oinarrizko partikulen eredu estandarra.png|thumb|400x400px|Oinarrizko partikulen eredu estandarra. |alt=]]
 
=== Eredu estandarreko oinarrizko partikulak ===
Hogeigarren mendearen bigarren erdialdean egindako hainbat lan teoriko eta esperimentalen ondorioz, hasierako hiru partikula azpiatomikoen oinarrian beste hainbat partikula eta elkarrekintza agertu ziren. Horiek guztiak eskematikoki adierazita daude alboko taula eskematikoan. Bertan partikula bakoitzari dagokion [[masa]] (<math>\text {eV/c}^2</math>unitatetan), [[Karga elektriko|karga]] (elektroiaren karga unitatetzat hartuta), [[Spin|spinaspin]]a eta izena adierazita, eta mota bakoitzekoak kolorez bereizita.
 
==== Fermioiak ====
===== Quarkak =====
[[Fitxategi:Murray Gell-Mann.jpg|thumb|146x146px|Murray Gell-Mann.|alt=]]
[[Quark|Quarkak]]ak materiaren funtsezko osagaiak dira, leptoiekin batera. Are gehiago, quarkak dira lau funtsezko elkarrekintzak eragina jasaten duten partikula bakarrak. Masari eta tamainari dagokionez gluoien antzekoak dira. Quark guztien spina ½ baliokoa da; hargatik dira fermioiak.<ref>{{erreferentzia|izena=https://zthiztegia.elhuyar.eus/terminoa/es/quark|abizena=Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa|urtea=|izenburua=|argitaletxea=|orrialdea=|orrialdeak=|ISBN=|hizkuntza=eu}}</ref>
 
Quarken ereduaren bitartez, azpiegitura duten [[barioi]]<nowiki/>ak eta [[mesoi]]<nowiki/>ak (edo, beste hitzetan esanda, [[hadroi]]<nowiki/>en multzo osoa) era sinplean deskribatzen dira, quarkak eta horien arteko elkarrekintzak erabiliz. [[Murray Gell-Mann]]-ek eta George Zweigek, nork bere aldetik, proposatu zuten quarken eredua 1964. urtean.
 
===== Leptoiak =====
[[Leptoi|Leptoiak]]ak fermioien familiako oinarrizko partikulen familia baten parte dira. Quark-ak bezala, fermioiak dira, baina, quarkak ez bezala, ez dute elkarrekintza bortitzik jasaten.
[[Fitxategi:SatyenBose1925.jpg|thumb|160x160px|Satyendra Nath Bose]]
Leptoiek ez dute [[Hadroi|karga hadronikorik]] edo kolorezkorik. Sei motatako leptoi existitzen dira, eta bakoitzak bere [[antipartikula]] du: [[Elektroi|elektroiaelektroi]]a, [[Muoi|muoiamuoi]]a, [[Tau (partikula)|tau]]<nowiki/>a eta horietako bakoitzari lotutako hiru [[neutrino]]. Elektroiak, muoiak, eta tauak karga elektrikoa dute eta <math>\pm1/2</math> balioko spina dute; neutrinoek ez dute kargarik eta <math>1/2</math> balioko spina dute.
 
==== Bosoiak ====
Eredu estandarraren arabera, oinarrizko lau [[Gauge bosoi|gauge-bosoi]] daude: [[Fotoi|fotoiakfotoi]]ak, [[Gluoi|gluoiakgluoi]]ak eta [[W eta Z bosoi|<math>\text{Z}</math> eta <math>\text {W}</math> bosoi]] izenekoak. Horia gain,berriki aurkitutako [[Higgs bosoi|Higgs bosoia]]a eta [[Grabitoi|grabitoiagrabitoi]]a (oraindik hipotesi modura proposatua) ere hartu behar dira kontuan. Bosoi izena [[Satyendra Nath Bose]] (1894-1974) fisikari bengalarraren omenez jarri zitzaien. Bosoi horiek dira oinarrizko lau elkarrekintzetan parte hartzen dutenak: fotoiek elkarrekintza elektromagnetikoan, gluoiek elkarrekintza nuklear bortitzean, Z eta W bosoiek ekarrekintza ahulean; oraindik detektatu gabeko grabitoiak elkarrekintza grabitatorioan.
[[Fitxategi:François Englert and Peter Higgs.jpg|thumb|220x220px|François Englert eta Peter Higgs]]
Aipamen berezia merezi du Higgs bosoiak. [[Peter Higgs|Peter Higgs-]]<nowiki/>en omenez jarri zitzaion izena; izan ere, beste batzuekin batera 1964an berak proposatu zuen gaur egun Higgs-en mekanismoa deritzona, oinarrizko partikulen masaren jatorria azaltzeko. Askoz geroago, 2012ko uztailaren 4an, [[Ikerketa Nuklearrerako Europako Kontseilua|Ikerketa Nuklearrerako Europako Kontseilua (CERN)]] izeneko erakundeak partikula berri baten behaketa lortua zela iragarri zuen, «''Higgs-en bosoiarekin bat zetorrena''».<ref>{{erreferentzia|izena=Higgs bosoiaren aurkikuntza|abizena=https://zientzia.eus/artikuluak/higgs-bosoia-zalantzarik-gabe/|urtea=|izenburua=|argitaletxea=|orrialdea=|orrialdeak=|ISBN=|hizkuntza=}}</ref> Baina oraindik denbora eta datu gehiago behar ziren hori baieztatzeko. Azkenik 2013ko martxoaren 14an, aurreko urteko uztaileko aurkikuntzan erabilitako datuak baino bi aldiz gehiago izanik, CERNek egiaztatu egin zuen partikula berria Higgs bosoiaren antz handia zuela. Eta 2013ko urriaren 8an, Fisikako Nobel Saria eman zioten Peter Higgs-i, [[François Englert]]-ekin batera, «''partikula subatomikoen masaren jatorria ulertzen laguntzen digun mekanismo baten aurkikuntza teorikoagatik, eta duela gutxi Hadroien Talka-eragingailu handian ATLAS eta CMS esperimentuek iragarritako oinarrizko partikularen detekzioari esker''».<ref>{{erreferentzia|izena=https://zthiztegia.elhuyar.eus/terminoa/eu/Hadroien%20Talka-eragingailu%20Handia|abizena=Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa|urtea=|izenburua=|argitaletxea=|orrialdea=|orrialdeak=|ISBN=|hizkuntza=}}</ref>
 
== Elkarrekintza ahularen azalpena eredu estandarrean ==
 
=== Hiru motatako elkarrekintza ahulak ===
Oinarrizko hiru motatako elkarrekintza ahul ditugu. Horietako bitan bosoi kargatuek hartzen dute parte, eta "''korronte kargatuko elkarrekintzak''" direlesaten da. Hirugarren motari "''korronte neutroko elkarrekintza''" deritzo.
* [[Leptoi]] kargatu batek (adibidez [[elektroi]] bat edo [[muoi]] bat) <math>W</math> bosoi bat hartu edo eman dezake, eta, horrela, bosoi hori dagokion neutrino bihurtu. Esate baterako,
<math display="block" |center="">
\mu^{-}+ W^{+}\longrightarrow \nu_{\mu}
</math>
* [[Behe quark|Behe-quark]] batek (<math>-1/3</math> balioko karga duena) <math>W</math> bosoi bat hartu edo eman dezake, eta horrela bosoia [[Goi quark|goi-quark]] bihurtu. Alderantziz ere gerta daiteke, eta goi-quark batek behe-quark bat ematen du orduan.<math display="block">d+W^{+}\longrightarrow u
 
</math>Bestelako aldaketak ere gerta daitezke quarketan:<math display="block">c+W^{-}\longrightarrow s</math><math display="block">d \longrightarrow u + W^{-}</math><math display="block">c \longrightarrow s+W^{+}</math>
Beta desintegrazioa, adibidez, aldi berean gertatutako bi korronte kargatuen arteko elkarrekintzen ondorio zuzena da. Korronte neutroko elkarrekintza 1974an ikusi zen lehen aldiz neutrinoen sakabanatzea gauzatzen zuen esperimentu batean.
 
<math>\beta^-</math> desintegrazioan, [[Elkarrekintzaelkarrekintza ahul|elkarrekintza ahularen]]aren ondorioz, neutroi batetik (<math>n^0</math>) hiru partikula sortzen dira: protoi bat, <math>p^+</math>, elektroi bat, <math>e^-</math>, eta [[antineutrino]] bat, <math>\bar{\nu}_e</math>:
 
<math display="block">n^0 \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu}_e.</math>