INTERACCIÓN NUCLEAR DÉBIL

      Esta interacción es la responsable, por ejemplo, del decaimiento beta, una conversión del neutrón en un protón, un electrón y un antineutrino, después de 14 minutos en el vació. Una representación artística de esto se puede observar en la imagen 3.

Imagen 2. Representación del decaimiento beta.

Fuente: Diaz, J.(2010)l

    Antes de continuar cabe aclarar que esta es la menos estudiada de las cuatro interacciones básicas y es responsable de la radioactividad natural que presentan algunos materiales. Su magnitud es menor que la interacción  fuerte y es  de muy corto alcance (del orden de décimas de billonésimas de milímetro).  

      Para que esta interacción se de se necesitan partículas mediadoras como el fotón, estas son los bosones (spin entero), Z⁰ (sin carga), W^± con sus cargas y masas respectivas. Así si dos electrones intercambian un fotón para transmitir la interacción electromagnética, dos partículas pueden intercambiar Z⁰, W⁺ o W^- para transmitir la interacción débil.

      Los avances en los estudios de esta interacción nos presentan como la imagen que teníamos del decaimiento beta (imagen 2), se convierte en una interpretación diferente (imagen 3).
     Cuando la partícula intercambiada es W⁺ o W^- se habla de corrientes cargadas, ya que la carga eléctrica de la partícula inicial “se transmite” al bosón cargado que luego decae en otra partícula cargada. Esto produce que una partícula cambie de sabor, por ejemplo, un muón puede convertirse en su primo más liviano el electrón. El decaimiento beta ahora se comprende no como el decaimiento del neutrón en tres partículas sino que en neutrón decae en un protón y un W^-, el cual luego decae en un electrón y un antineutrino. Notase que en cada sección del proceso la carga eléctrica es conservada.

Imagen 3. Modelo actual del decaimiento beta

Fuente: Diaz J. (2010)

           

     Para lograr la unificación de la teoría electromagnética con la débil, es necesario tomar que a idea básica que la diferencia de masas entre los fotones (masa cero) y los bosones débiles (≈ 100 GeV/c²) hace que las interacciones electromagnéticas y débiles se comporten en forma muy distinta a energías bajas. Sin embargo, a energías suficientemente altas (bastante mayores a 100 GeV), desaparece la distinción, y las dos se funden en una sola interacción.

      Una dificultad más de la teoría electrodébil es que los fotones no tienen masa, pero los bosones débiles son muy masivos. Para explicar la simetría rota entre estos mediadores de interacción, se propuso una partícula llamada bosón de Higgs. Se esperaba que su masa fuera menor que 1 TeV/c².

      Este último aspecto ha causado gran conmoción en la comunidad científica estos días ya que a inicios de este mes el CERN anuncio con bombos y platillos el descubrimiento de una partícula muy similar al bosón de Higgs, si no es que es. El anuncio impacto al científico que predijo su existencia hasta las lágrimas. Un video que muestra el momento del anuncio se puede ver a continuación

y una explicación sobre este aquí