Слабое взаимодействие. 
Теория Ферми

На основе гипотезы Паули Ферми в 1933 г. построил количественную теорию p-распада. Основная идея Ферми заключалась в том, что Р-частицы и нейтрино не существуют в ядре,{{ То, что Р-частнца не может являться составной частью ядра, может быть показано путем сопоставления ее длины волны де Бройля и размеров ядра. В классическом случае, когда X = hjyflnt^ «для Те = 10 кэВ получаем X ~ 2−10' фм «R. В ультрарслятнвнстском случае X = hc/Te, и при Г,. =10 МэВ имеем X = 20 фм > R. Между гем. для связанных состоянии в потенциальной ямс должновыполняться неравенство слабому взаимодействию.

Для установления физического смысла слабого взаимодействия обратимся для начала к процессу рассеяния заряженных частиц. На рис. 8.3 схематично представлено столкновение двух электронов, приводящее к изменению их импульсов и энергий (диаграмма процесса). Ось времени направлена вверх. Пер;

Рис. 8.3. Рассеяние электронов Рис. 8.4. Электронный захват.

пендикулярно ей направлена координатная ось, условно описывающая положение частиц. Характер движения электронов (отталкивание) обусловлен электромагнитным взаимодействием. Электромагнитное поле условно обозначено волнистой линией, соединяющей точки максимального сближения частиц.

Обратимся теперь к процессу электронного захвата (рис. 8.4). Будем считать, что вначале имеются только протон (в составе ядра) и электрон. Взаимодействие между ними, не сводящееся к электромагнитному (т.е. слабое) приводит к коренным изменениям: частицы до и после взаимодействия уже не остаются теми же самыми. Тем не менее, никаких фундаментальных ограничений в виде нарушения законов сохранения для такого процесса не существует (необходимая для превращения энергия может быть получена от ядра как целого).

Дальнейшее рассуждение основано на следующем постулате. Согласно теории, получившей название квантовой теории поля, исчезновению какойлибо частицы на диаграмме процесса эквивалентно рождение се античастицы. Заменив тогда на рис. 8.4 исчезновение электрона испусканием позитрона, мы приходим к рис. 8.5. Но такая диаграмма отвечает Р⁺-распаду (направления осей в данном случае несущественны, так как они всегда могут быть выбраны нужным образом). Аналогичной диаграммой может быть представлен и Р~- распад (рис. 8.6).

Рис. 8.5. р⁴-распад Рис. 8.6. 3 -распад Важно то, за вес три разновидности p-распада ответственно одно и то же слабое взаимодействие, или поле слабых сил. В настоящее время процессы как слабого, так и электромагнитного взаимодействия объединены в рамках электрослабой модели (ЭСМ), подтвержденной экспериментально. Тем нс менее, ЭСМ не отменяет основных результатов теории Ферми, излагаемых ниже.

где D ' = const; Е₀ — энергия покоя электрона; Ер — максимальная энергия рспектра, практически равная энергии р-распада.¹