Radioaktywność na poziomie cząstek elementarnych

Spoglądając głęboko do wnętrza atomu i patrząc na cząstki elementarne, można wyjaśnić rozpady radioaktywne przez pośrednictwo naładowanego bozonu W. Podczas przemiany protonu (ładunek elektryczny +1) w neutron (ładunek elektryczny 0) lub na odwrót faktyczne procesy przebiegają następująco: kwark u z protonu (który składa się z kwarków uud) emituje bozon W+ i zamienia się w kwark d, a bozon W+ rozpada się na pozyton (e+) oraz neutrino (νe). W drugim procesie radioaktywnym przemiany neutronu w proton, to kwark d zamienia się w kwark u poprzez emisję bozonu W-, który rozpada się na elektron (e+) i antyneutrino (νe).

Można zilustrować ten proces za pomocą diagramów Feynman'a, z którymi zapoznamy się bliżej w dalszej części Ćwiczenia Z. Diagramy Feynman'a przedstawiają graficznie procesy fizyczne. Linia prosta odpowiada cząstce materialnej, linia falująca cząstce przenoszącej oddziaływanie a wierzchołek symbolizuje przekształcenie. Czas płynie w kierunku od lewej do prawej.

Ten diagram pokazuje rozpad neutronu (o ładunku elektrycznym równym 0) poprzez proces, w którym kwark dolny przekształca się w kwark górny z emisją bozonu W, a neutron zamienia się w proton (o ładunku elektrycznym +1). Bozon W- rozpada się na elektron (ładunek -1) i neutrino (ładunek 0). Cały ten proces nazywamy rozpadem beta. Jak widać sumaryczny ładunek elektryczny pozostaje bez zmian, zgodnie z prawem zachowania ładunku powszechnie obowiązującym w przyrodzie.

Więcej informacji o roli pełnionej przez cząstkę W znajduje się w Ćwiczeniu W.

Powrót do początku Ćwiczenia Z.