Взаимодействие Ферми

В физике элементарных частиц взаимодействие Ферми (также теория бета-распада Ферми или четырехфермионное взаимодействие Ферми ) является объяснением бета-распада , предложенным Энрико Ферми в 1933 году . ^[1] Теория постулирует четыре фермиона , непосредственно взаимодействующих друг с другом . (в одной вершине ассоциированной диаграммы Фейнмана ). Это взаимодействие объясняет бета-распад нейтрона прямой связью нейтрона с электроном , нейтрино (позднее определено как антинейтрино ) и протоном .. ^[2]

Ферми впервые ввел эту связь в своем описании бета-распада в 1933 году . ^[3] Взаимодействие Ферми было предшественником теории слабого взаимодействия , в которой взаимодействие между протон-нейтроном и электрон-антинейтрино опосредовано виртуальным W ^- бозоном . , из которых теория Ферми является низкоэнергетической эффективной теорией поля .

Ферми сначала представил свою «предварительную» теорию бета-распада в престижный научный журнал Nature , который отверг ее, « потому что она содержала предположения , слишком ^{далекие} от реальности, чтобы представлять интерес для читателя » . величайших редакционных ошибок в его истории. ^[5] Затем Ферми представил пересмотренные версии статьи в итальянские и немецкие издания, которые приняли и опубликовали их на этих языках в 1933 и 1934 годах. ^{[6] [7] [8] [9]} Статья в то время не публиковалась. в первичном издании на английском языке. ^[5] Английский перевод основополагающей статьи был опубликован в American Journal of Physics в 1968 г. ^{[9] .}

Ферми настолько обеспокоил первоначальный отказ от статьи, что решил на некоторое время отвлечься от теоретической физики и заняться только экспериментальной физикой. Вскоре это привело к его знаменитой работе по активации ядер медленными нейтронами.

Теория имеет дело с тремя типами частиц, которые предположительно находятся в прямом взаимодействии: сначала « тяжелая частица » в «нейтронном состоянии» ( ), которая затем переходит в свое «протонное состояние» ( ) с испусканием электрона и нейтрино. .${\ Displaystyle \ ро = +1}$${\ Displaystyle \ ро = -1}$

где – одноэлектронная волновая функция , – его стационарные состояния .${\ Displaystyle \ фунтов на квадратный дюйм}$${\ Displaystyle \ пси _ {с}}$

β⁻
распада в атомном ядре (сопутствующее антинейтрино опущено). На вставке показан бета-распад свободного нейтрона. В обоих процессах промежуточное излучение виртуального
Вт⁻
бозон (который затем распадается на электрон и антинейтрино) не показан.