Zwakke kernkracht
Zwakke wisselwerking, ook zwakke kracht of zwakke kernkracht genoemd, is een van de vier fundamentele krachten in het heelal. Zij wordt gedragen door deeltjes die bekend staan als de W- en Z-bosonen, die peilbosonen zijn. De zwakke kracht veroorzaakt bètaverval, een vorm van radioactiviteit. Bij extreem hoge energieniveaus beginnen de kracht van de zwakke wisselwerking en die van het elektromagnetisme op dezelfde manier te werken, en dit wordt de elektrozwakke wisselwerking genoemd.
Bètaverval
Bètaverval is wat wetenschappers noemen het afbreken van een neutron, in tegenstelling tot alfaverval waarbij een atoom afbreekt. Deze vormen van afbraak staan meer bekend als radioactief verval. Bij bètaverval valt een neutron uiteen in een proton, een elektron en een neutrino. Dit is echter geen volledig beeld, er is een tussenstap. Merk op dat bij dit proces de totale lading behouden blijft. Behoudswetten zijn zeer belangrijk bij het berekenen van de mogelijke uitkomsten van deze interacties.
Meer gedetailleerd begint bètaverval met een neutron, dat is opgebouwd uit één up-quark en twee down-quarks. Aangezien up quarks een lading hebben van +2/3, en elke down quark een lading heeft van -1/3 resulteert dit in 2/3 -1/3 -1/3 = 0 lading. Als gevolg van de zwakke kracht zal, als er te veel neutronen in een atoomkern zijn, een van de neerwaartse quarks in een van de neutronen veranderen in een opwaarts quark. Hierdoor verandert de lading van het neutron van 0 in (2/3 +2/3 -1/3) = 1. Hieruit volgt dat het neutron geen neutron meer is, maar eigenlijk een proton (een deeltje met een lading van +1).
In een vreemd kwantumeffect komt bij deze transformatie een deeltje vrij dat W-boson wordt genoemd. Dit is het ijkboson (krachtdragend deeltje) van de zwakke kracht. Vreemd genoeg heeft het W-boson een massa die ongeveer 80 keer zo groot is als die van een neutron. Dit soort dingen gebeurt eigenlijk heel vaak in de kwantummechanica, maar het volgt het behoud van energie omdat het zo snel gebeurt. Na 3x10-25 seconden breekt het W-boson in een elektron en een elektron-antineutrino. (Het elektron-antineutrino doet niet echt veel). Hierdoor komt het elektron vrij en ontstaat in feite een proton uit een neutron.
