[natuurkunde] de zwakke wisselwerking

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 32

de zwakke wisselwerking

Beste forumleden

In mijn natuurkundeboek staat er het volgende over de zwakke wisselwerking:

'In een kern kunnen neutronen door de aanwezigheid van voldoende protonen wel stabiel worden. Dit laatste lijkt vreemd, maar als door bèta-verval een neutron verandert in een proton, verandert ook het energieniveau van de kern als geheel. Als het energieniveau van de kern hoger wordt en de energie die bij het verval van het neutron hier niet tegenop weegt, dan kan het verval niet plaatsvinden.'

Ik snap dus helemaal niet wat hiermee wordt bedoeld. Kan iemand me dit in andere woorden uitleggen?

Alvast bedankt

Groet,

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: de zwakke wisselwerking

Hallo, ik weet niet hoe ver je natuurkunde kennis reikt maar ik zal het proberen uitleggen.
 
Het proton is een pak lichter dan het neutron en kan daardoor vervallen in het proton met uitzenden van een electron en neutrino om aan alle behoudswetten te voldoen. Dit verval is via de zwakke kracht omdat er een quark van flavor moet veranderen en alleen de zwakke kracht schendt deze "flavor" behoudswet geloof ik. Een upquark moet omgezet worden in een down quark of omgekeerd maar de sterke kracht en electromagnetische kracht hebben een symmetrie dat een "flavour behoudswet" genereert en kunnen dit verval niet doen. De enige kracht die deze symmetrie schend is de zwakke interactie en vandaar dat het verval ook zo traag is (15 minuten ongeveer voor vrije neutronen).
 
Nu keer ik terug naar jouw vraag. Vrije neutronen bestaan dus niet want ze zijn onstabiel maar we vinden neutronen wel terug in atoomkernen.

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: de zwakke wisselwerking

Om dit beter te begrijpen ga ik eerst even het concept isospin uitleggen. Ik neem aan dat je weet wat spin is. Kernfysici spreken graag over nucleonen ipv telkens een onderscheid te maken tussen protonen en neutronen. Het proton en het neutron zijn 2 verschillende toestanden van het nucleon, net als spin up en spin down 2 verschillende toestanden zijn van het electron of het proton. Isospin heeft echter niets met angulair moment te maken maar men noemt het iso-spin omdat de wiskundige structuur gelijkaardig is als van een spin1/2 deeltje. Dus kernfysici spreken over nucleonen die een spin(hoe "draait" het) hebben en een isospin (proton of neutron). De reden dat ze dat doen is omdat de kernkracht die de nucleonen bind tot een kern volledig isospin symmetrisch is, dwz dat de aantrekking tussen proton en neutron, proton-proton, neutron-neutron hetzelfde is. De kernkracht ziet niet het verschil tussen protonen en neutronen, ze zijn allemaal gewoon nucleonen en isospin is gewoon een interne vrijheidsgraad net als spin waar deze kracht perfect symmetrisch voor is. 

Gebruikersavatar
Berichten: 897

Re: de zwakke wisselwerking

Net als alle gebonden quantum systemen hebben deze kernen bepaalde energie niveaus die bezet kunnen worden door nucleonen en geld het pauli principe. Net zoals bij elektronen in kernen waarbij spin up en spin down hun eigen energie niveau's hebben, hebben ook de 2 isospin versies (neutron en proton) met ook telkens hun spin eigen energie niveaus.
omdat het neutron meer weegt dan het proton zijn de energie niveaus van de neutronen met een vaste waarde omhoog geschoven met als waarde 
\(M_{n}c^2-M_{p}c^2\)
.
 
wordt vervolgd

Reageer