Большая Советская Энциклопедия (СЛ) - [2]
Однако, несмотря на малую величину и короткодействие, С. в. играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось «выключить» С. в., то погасло бы Солнце, т. к. был бы невозможен процесс превращения протона (р) в нейтрон (n), позитрон (е>+ ) и нейтрино (n). Именно в результате этого процесса происходит «выгорание» водорода на Солнце и четыре протона превращаются в ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Этот процесс служит источником энергии как Солнца, так и большинства звёзд. Процессы С. в. с испусканием нейтрино, по-видимому, вообще играют исключительно важную роль в эволюции звёзд, обусловливая потери энергии очень горячими звёздами, механизмы, взрывов сверхновых звёзд с образованием пульсаров и т. д. Ещё один пример: если бы не было С. в., то были оы стабильны и широко распространены в обычном веществе мюоны (m) и p-мезоны, а также странные частицы , которые, как известно, под действием С. в. распадаются за миллионные — миллиардные доли сек на обычные (нестранные) частицы.
Столь большая роль С. в. связана с тем, что С. в. не подчиняется ряду запретов, которым подчиняются сильное и электромагнитное взаимодействия. В отличие от сильного и электромагнитного взаимодействий, С. в. нарушает закон сохранения странности . Нарушает С. в. и др. фундаментальную симметрию природы — зеркальную (см. Пространственная инверсия ), в слабых распадах максимально нарушается закон сохранения пространственной чётности и зарядовой чётности (см. Зарядовое сопряжение ). В обусловленных С. в. процессах распада долгоживущих нейтральных К-мезонов на десятые доли процента происходит нарушение сохранения т. н. комбинированной чётности (см. Комбинированная инверсия ) и временной обратимости микропроцессов (т. н. Т-инвариантности; см. Обращение времени ). (Подробнее см. ниже.)
Интенсивности слабых процессов быстро растут с ростом энергии. Так, например, бета-распад нейтрона, энерговыделение в котором мало (~ 1 Мэв ) по сравнению с энергиями порядка энергии покоя адронов, длится около 10>3сек ., что на 13 порядков больше, чем время жизни L-гиперона . Сечение взаимодействия с нуклонами (протонами и нейтронами) для нейтрино, имеющих энергии ~ 100 Гэв, примерно в миллион раз больше, чем для нейтрино с энергией ~ 1 Мэв. Вплоть до каких энергий продлится рост сечения с энергией, пока не ясно. Возможно, он не прекратится до энергий ~1000 Гэв в системе центра масс сталкивающихся частиц. Возможно, однако, что этот рост остановится при гораздо меньших энергиях.
Наиболее распространённый процесс, обусловленный С. в., — (b-распад радиоактивных атомных ядер. Явление радиоактивности было обнаружено в 1896 А. А. Беккерелем . В течение первой трети 20 в. экспериментально исследовались энергетические спектры b-радиоактивных ядер (Э. Резерфорд , Дж. Чедвик , Л. Майтнер ). Результатом этого исследования явилась гипотеза (1931, В. Паули ) о том, что в b-распаде наряду с электроном (е>- ) испускается ещё одна лёгкая частица, получившая позднее название нейтрино. И хотя экспериментально свободное нейтрино было обнаружено лишь в 1956, уже в 1934, исходя из гипотезы Паули, Э. Ферми построил теорию (b-распада, которая (с некоторыми модификациями) лежит в основе современной теории С. в.
Согласно теории Ферми, электрон и нейтрино (более точно: антинейтрино), вылетающие из (b-радиоактивного ядра, не находились в нём до этого, а возникают в момент распада. Это явление аналогично испусканию фотонов низкой энергии (видимого света) возбуждёнными атомами или фотонов высокой энергии (g-квантов) возбуждёнными ядрами. Как известно, свет испускается электроном при переходе с одного атомного уровня на другой, более низкий. Аналогично g-кванты испускаются нуклонами, переходящими с более высоких, возбуждённых уровней в ядре на более низкие. Первичной причиной этих процессов является взаимодействие электрических зарядов с электромагнитным полем: движущаяся заряженная частица — электрон или протон — возмущает электромагнитное поле, причём энергия частицы передаётся квантам поля — фотонам. Движущийся заряд создаёт электромагнитный ток, и обычно говорят о взаимодействии фотонов с электромагнитным током. В квантовой электродинамике взаимодействие электрона с фотоном описывается выражением типа
Здесь е — элементарный электрический заряд, являющийся константой электромагнитного взаимодействия (безразмерной константой, характеризующей интенсивность протекания электромагнитных процессов, является величина
