L'interaction faible, également appelée force faible ou force nucléaire faible, est l'une des quatre forces fondamentales de l'univers. Elle est transportée par des particules connues sous le nom de bosons W et Z, qui sont des bosons de jauge. La force faible provoque la désintégration bêta, une forme de radioactivité. À des niveaux d'énergie extrêmement élevés, la force d'interaction faible et l'électromagnétisme commencent à agir de la même manière, ce qu'on appelle l'interaction électrofaible.
Interaction faible
Décomposition bêta
La désintégration bêta est ce que les scientifiques appellent la désintégration d'un neutron, par opposition à la désintégration alpha où un atome se désintègre. Ces types de désintégration sont plus communément appelés désintégration radioactive. Dans une désintégration bêta, un neutron se décompose en un proton, un électron et un neutrino. Cependant, ce n'est pas un tableau complet, il y a une étape intermédiaire. Notez que ce processus préserve la charge totale. Les lois de conservation sont très importantes pour calculer les résultats possibles de ces interactions.
Plus précisément, la désintégration bêta commence avec un neutron, qui est constitué d'un quark supérieur et de deux quarks inférieurs. Comme les quarks supérieurs ont une charge de +2/3 et que chaque quark inférieur a une charge de -1/3, on obtient une charge de 2/3 -1/3 -1/3 = 0. En raison de la faible force, s'il y a trop de neutrons dans un noyau d'atome, l'un des down quarks d'un des neutrons se transforme en quark supérieur. La charge du neutron passe alors de 0 à (2/3 +2/3 -1/3) = 1. De ce fait, le neutron n'est plus un neutron, mais un proton (une particule avec une charge de +1).
Dans un étrange effet quantique, cette transformation libère une particule appelée boson W. Il s'agit du boson de jauge (particule porteuse de force) de faible force. Curieusement, le boson W a une masse environ 80 fois supérieure à celle d'un neutron. Ce genre de chose se produit en fait très souvent en mécanique quantique, mais elle suit la conservation de l'énergie parce qu'elle se produit si rapidement. Après 3x10-25 secondes, le boson W se décompose en un électron et un électron antineutrino. (L'électron antineutrino ne fait pas vraiment grand-chose). Cela libère l'électron et crée essentiellement un proton à partir d'un neutron.